JP5452634B2 - Fuel control method and fuel control apparatus for gas turbine combustor installed in gas turbine using high humidity air - Google Patents
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Description
本発明は、高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御方法及び燃料制御装置に関する。 The present invention relates to a fuel control method and a fuel control device for a gas turbine combustor installed in a gas turbine using high humidity air.
ガスタービン作動流体(空気)に湿分を添加して加湿し、この加湿空気によってガスタービン排ガスの持つ熱エネルギーを回収することで、出力及び効率の向上を図る高湿分空気利用ガスタービン発電プラントにおいて、加湿開始の前後に、燃焼器の低NOx性能を確保しつつ火炎の安定性を維持可能な燃料の制御手段が特開2008−175098号公報に開示されている。 A high-humidity air-based gas turbine power plant that improves output and efficiency by adding moisture to the gas turbine working fluid (air) and humidifying it, and recovering the thermal energy of the gas turbine exhaust gas with this humidified air Japanese Patent Laid-Open No. 2008-175098 discloses a fuel control means that can maintain flame stability while ensuring low NOx performance of a combustor before and after the start of humidification.
一般に、ガスタービン起動時の回転数上昇時には、圧縮機吸込み空気流量や回転体の振動特性が変化するため、定格回転数到達後に比べると外乱により運転状態が不安定になりやすい傾向がある。 In general, when the rotational speed rises when the gas turbine starts up, the compressor intake air flow rate and the vibration characteristics of the rotating body change, so that the operating state tends to become unstable due to disturbance compared to after reaching the rated rotational speed.
高湿分空気利用ガスタービンプラントにおいて、回転数上昇途中に加湿を開始すると、ガスタービンに対して外乱を与えることになるため、起動時の安定性を確保するためには、定格回転数到達後の部分負荷状態で加湿を開始する方が望ましい。 In a high-humidity air-based gas turbine plant, if humidification is started while the rotation speed is increasing, disturbance will be given to the gas turbine. Therefore, in order to ensure stability at startup, after reaching the rated rotation speed It is desirable to start humidification in the partial load state.
燃焼器で発生する窒素酸化物(NOx)は、天然ガスや灯油、軽油等の窒素含有量の少ない燃料を用いる場合、空気中の窒素が酸化されて発生するサーマルNOxが大部分である。 Nitrogen oxide (NOx) generated in the combustor is mostly thermal NOx generated by oxidation of nitrogen in the air when using a fuel having a low nitrogen content such as natural gas, kerosene, or light oil.
サーマルNOxの生成は温度依存性が高いため、一般にこれらの燃料を使用するガスタービンでは、火炎温度の低減が低NOx燃焼法の基本思想である。火炎温度を低減する方策として、燃料と空気を予め混合した後に燃焼させる予混合燃焼が知られている。 Since the generation of thermal NOx is highly temperature-dependent, generally in gas turbines using these fuels, the reduction in flame temperature is the basic idea of the low NOx combustion method. As a measure for reducing the flame temperature, premixed combustion in which fuel and air are mixed in advance and then burned is known.
また、高湿分空気利用ガスタービンプラントのように、再生器により燃焼空気が高温化されている場合には、燃料の自発火を防止しつつ火炎温度を適度に制御して低NOx化を図る必要があり、特許文献1に示されている、燃料と空気を多数の小径の同軸噴流として燃焼室に噴出する方法が有効である。 Further, when the combustion air is heated by the regenerator as in a high-humidity air-utilizing gas turbine plant, the flame temperature is appropriately controlled while reducing the NOx reduction while preventing the spontaneous combustion of the fuel. A method for ejecting fuel and air as a large number of small-diameter coaxial jets into the combustion chamber is effective.
このような低NOx燃焼器において、低NOx性能と火炎の安定性を両立させるためには、燃料流量と空気流量の比である燃空比を所定の範囲に調節することが肝要である。 In such a low NOx combustor, in order to achieve both low NOx performance and flame stability, it is important to adjust the fuel / air ratio, which is the ratio of the fuel flow rate to the air flow rate, within a predetermined range.
特開平7−189743号公報には、ガスタービンの運用にともなう圧縮機入口案内弁の開度変化、大気温度変化、大気圧力変化に起因する空気流量の変化、燃料温度および燃料発熱量変化に起因する燃料流量の変化を対象に、燃料流量と空気流量の比を調整する手段が開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-189743 discloses a change in the opening degree of a compressor inlet guide valve, a change in air temperature, a change in air flow caused by a change in atmospheric pressure, a change in fuel temperature and a fuel heating value due to the operation of a gas turbine. Means for adjusting the ratio of the fuel flow rate to the air flow rate is disclosed for the change of the fuel flow rate.
また、特開平11−72029号公報には、吸気噴霧によって圧縮機の吸込空気を冷却し圧縮動力を低減するガスタービンシステムにおいて、大気吸込空気の湿度及び吸気噴霧水量に応じて燃料流量を増減させる手段が開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-72029 discloses that in a gas turbine system that cools intake air of a compressor by intake air spray to reduce compression power, the fuel flow rate is increased or decreased according to the humidity of the air intake air and the amount of intake air spray water. Means are disclosed.
高湿分空気利用ガスタービンプラントで加湿が開始されると、燃焼器においては燃焼空気の湿分が増加するため、燃焼熱が湿分に奪われて火炎温度が低下し、NOx発生量は減少する。 When humidification is started in a high-humidity air-utilizing gas turbine plant, the humidity of the combustion air in the combustor increases, so the combustion heat is lost to moisture, the flame temperature decreases, and the amount of NOx generated decreases. To do.
また、湿分の添加によってタービン作動流体の流量が増加するため、回転数を一定に保持するために燃料流量が減少する。燃料流量の減少は火炎温度を低下させ、NOx発生量が減少する。さらに火炎温度が低下することで再生器での回収熱量が減少するため、燃焼空気温度が低下する。燃焼空気温度の低下は火炎温度を低下させ、NOx発生量が減少する。 Moreover, since the flow rate of the turbine working fluid increases due to the addition of moisture, the fuel flow rate decreases in order to keep the rotation speed constant. Decreasing the fuel flow rate lowers the flame temperature and reduces the amount of NOx generated. Furthermore, since the amount of heat recovered in the regenerator is reduced by lowering the flame temperature, the combustion air temperature is lowered. Lowering the combustion air temperature lowers the flame temperature and reduces the amount of NOx generated.
このように加湿が開始されることよって、(1)湿分の増加、(2)燃料流量の減少、(3)空気温度の低下が同時に進行して火炎温度が低下するため、NOx発生量は減少するが、燃焼安定性は悪くなる。 Since humidification is started in this way, (1) increase in moisture, (2) decrease in fuel flow rate, and (3) decrease in air temperature progress simultaneously and the flame temperature decreases, so the amount of NOx generated is Although it decreases, the combustion stability deteriorates.
予め加湿を考慮して燃焼空気流量を低めに設定すれば、高湿分条件で火炎の吹き消えが生じないようにすることができる。しかしながら、このように燃焼器空気配分が設定された燃焼器では、加湿開始前には上記とは逆に火炎温度が高くなるため、火炎の安定性は確保されるがNOx発生量は増加する傾向がある。 If the combustion air flow rate is set low in consideration of humidification in advance, it is possible to prevent the flame from blowing out under high humidity conditions. However, in the combustor in which the combustor air distribution is set in this way, the flame temperature becomes high contrary to the above before the start of humidification, so that the stability of the flame is ensured but the NOx generation amount tends to increase. There is.
すなわち、高湿分空気利用ガスタービンプラントにおいては、加湿開始前後で、燃焼器のNOx生成および火炎安定性に対して大きな条件変化が生ずる。また、加湿開始後に弁制御やその系の体積等によって、ガスタービン増負荷時には、燃焼空気に実際に湿分が添加されるまでに遅れが生じると考えられる。 That is, in a high-humidity air-utilizing gas turbine plant, a large change in conditions occurs with respect to NOx generation and flame stability of the combustor before and after the start of humidification. Further, it is considered that there is a delay until the moisture is actually added to the combustion air when the gas turbine is increased due to the valve control and the volume of the system after the start of humidification.
ガスタービン降負荷時には、同様の理由によって燃焼空気の湿度が低下するまでに遅れが生じると考えられる。 At the time of gas turbine down load, it is considered that there is a delay until the humidity of the combustion air decreases for the same reason.
加湿操作の開始及び停止操作に対して、遅れ時間の後に燃焼空気湿度が変化すると、火炎温度が過度に高くなる、あるいは低くなる可能性があるため、著しいNOx増加や燃焼安定性の低下が起こる可能性がある。 When the combustion air humidity changes after a delay time with respect to the start and stop operation of the humidification operation, the flame temperature may become excessively high or low, so that a significant increase in NOx and a decrease in combustion stability occur. there is a possibility.
したがって、このような条件変化に対しても燃焼器を低NOxで安定に燃焼する制御手段が求められる。 Therefore, a control means for stably combusting the combustor with low NOx against such a change in conditions is required.
そこで、特開2008−175098号公報に開示されたように、個別に燃料が供給される複数の燃焼部を備えた燃焼器の一部の燃焼部を、他の燃焼部よりも保炎性に優れた燃焼部(空気流に旋回成分を与える空気孔を備えた燃焼部)で構成し、加湿開始後の所定の間、保炎性に優れた燃焼部における燃焼温度が加湿開始前の燃焼温度以上となるように、保炎性に優れた燃焼部に供給される燃料の比率を大きく設定して燃料を制御する手段によって、加湿後の燃焼安定性を確保することができる。 Therefore, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-175098, a part of the combustor including a plurality of combustors to which fuel is individually supplied is made more flame-holding than other combustors. Combustion temperature before the start of humidification is composed of an excellent combustion part (combustion part with air holes that give a swirl component to the air flow) As described above, the combustion stability after humidification can be ensured by the means for controlling the fuel by setting a large ratio of the fuel supplied to the combustion section having excellent flame holding properties.
このような湿度の変化に対して、特開平7−189743号公報に開示されているような手段を適用して燃焼の安定性を確保する場合には、燃焼空気中の湿分を計測し、その値をもとに燃料流量割合を制御することが考えられる。 In order to ensure the stability of combustion by applying such means as disclosed in JP-A-7-189743 to such a change in humidity, the moisture in the combustion air is measured, It is conceivable to control the fuel flow rate based on this value.
ここで、湿度センサーで燃焼空気の湿分を計測することを考える。 Here, it is considered to measure the humidity of combustion air with a humidity sensor.
湿分の計測位置を考えると、第一には、加湿装置出口における湿分計測が考えられる。しかし、加湿装置出口の空気は露点に近いため、湿度センサーによる計測では測定精度が期待できないという課題がある。第二には、再生器出口における湿分計測が考えられる。しかし、再生器出口の空気は450℃以上と高温であるため、湿度センサーに高い耐熱性が要求される。 Considering the measurement position of moisture, first, moisture measurement at the humidifier outlet can be considered. However, since the air at the outlet of the humidifier is close to the dew point, there is a problem that measurement accuracy cannot be expected by measurement using a humidity sensor. Second, moisture measurement at the regenerator outlet can be considered. However, since the air at the outlet of the regenerator is as high as 450 ° C. or higher, the humidity sensor is required to have high heat resistance.
次に、湿度センサーに求められる性能を考える。空気中の湿分変化により燃焼状態は時々刻々と変化する。そのため、湿度センサーには、高い応答性で空気中の湿分を計測し、燃料流量割合を制御して安定燃焼を維持することが求められる。 Next, consider the performance required of a humidity sensor. The combustion state changes from moment to moment due to changes in moisture in the air. Therefore, the humidity sensor is required to measure moisture in the air with high responsiveness and control the fuel flow rate ratio to maintain stable combustion.
このように、湿度センサーによって空気中の湿分を計測して燃焼制御し、安定燃焼させるには課題が多い。 As described above, there are many problems to measure the moisture in the air by the humidity sensor to control the combustion and to perform stable combustion.
特開平11−72029号公報には、圧縮機の吸込空気を吸気噴霧装置によって冷却し、圧縮動力を低減するガスタービンシステムにおいて、大気湿度及び吸気噴霧水量の変化による燃焼空気湿度の変化に対して、安定燃焼させる手段が開示されている。 In Japanese Patent Laid-Open No. 11-72029, in a gas turbine system in which intake air of a compressor is cooled by an intake spray device to reduce compression power, changes in combustion air humidity due to changes in atmospheric humidity and intake spray water amount are disclosed. Means for stable combustion is disclosed.
前記した従来技術に開示された高湿分空気利用ガスタービンは、圧縮機の下流に加湿装置を備えるため、圧縮機の吸気噴霧だけでなく、加湿装置の加湿量によって燃焼空気湿度が大きく変化する。また、吸気噴霧装置の作動条件によって圧縮機吐出空気の温度及び湿度が変化すると、それに合わせて加湿装置での加湿量も変化すると考えられる。 Since the high-humidity air-utilizing gas turbine disclosed in the prior art includes a humidifying device downstream of the compressor, not only the intake air spray of the compressor but also the combustion air humidity varies greatly depending on the humidification amount of the humidifying device. . Further, when the temperature and humidity of the compressor discharge air change depending on the operating conditions of the intake spray device, it is considered that the humidification amount in the humidifier also changes accordingly.
しかしながら、高湿分空気利用ガスタービンのガスタービン燃焼器を安定燃焼させるために、圧縮機の吸気噴霧による湿分変化と加湿装置での湿分変化の両方を考慮してガスタービン燃焼器の燃料流量を制御する技術については検討されていなかった。 However, in order to stably burn the gas turbine combustor of the gas turbine using high humidity air, the fuel of the gas turbine combustor is considered in consideration of both the moisture change due to the intake air spray of the compressor and the moisture change in the humidifier. The technology for controlling the flow rate has not been studied.
また、高湿分空気利用ガスタービンの加湿前、加湿開始前後、加湿中にもガスタービン燃焼器の燃焼安定性を損なわずに高い信頼性で運用でき、加湿状態に拘わらずNOx発生量を低レベルに維持できる高湿分空気利用ガスタービン燃焼器の燃料流量を制御する技術についても検討されていなかった。 In addition, it can be operated with high reliability without damaging the combustion stability of the gas turbine combustor before humidification, before and after humidification of the gas turbine using high-humidity air, and during humidification, and the amount of NOx generated is low regardless of the humidification state. A technology for controlling the fuel flow rate of a gas turbine combustor using high-humidity air that can be maintained at a level has not been studied.
本発明の目的は、噴霧式加湿装置によって空気を加湿する高湿分空気利用ガスタービンにおいて、加湿前、加湿開始前後、加湿中にも燃焼安定性を損なわずに高い信頼性で運用でき、加湿状態に拘わらずNOx発生量を低レベルに維持できる高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御方法及びその燃料制御装置を提供することにある。 An object of the present invention is to use a high-humidity air-utilizing gas turbine that humidifies air with a spray-type humidifier, which can be operated with high reliability without impairing combustion stability before humidification, before and after humidification, and during humidification. An object of the present invention is to provide a fuel control method for a gas turbine combustor installed in a high-humidity air-utilizing gas turbine capable of maintaining the NOx generation amount at a low level regardless of the state, and a fuel control apparatus therefor.
本発明の高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御方法は、圧縮機と、前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を用いて燃料を燃焼し燃焼ガスを発生させるガスタービン燃焼器と、ガスタービン燃焼器で発生した燃焼ガスによって駆動されるタービンと、圧縮機で圧縮されて前記ガスタービン燃焼器に供給される圧縮空気を噴霧水で加湿する加湿装置を備えた高湿分空気利用ガスタービン用のガスタービン燃焼器であって、前記ガスタービン燃焼器は、燃料を供給する複数の燃料ノズルと燃焼空気を供給する複数の空気流路とで構成する燃焼部を複数設置し、負荷指令と発電量との偏差に基づいてガスタービン燃焼器の前記複数の燃焼部にそれぞれ供給する燃料の燃料比率を制御する高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御方法において、前記ガスタービン燃焼器に複数設置された燃焼部のうち、一部の燃焼部を他の燃焼部よりも保炎性に優れた燃焼部に形成し、前記ガスタービン燃焼器の燃焼部への燃料流量は、前記加湿装置における圧縮空気への加湿水量と、加湿後の空気温度に基づいて前記加湿装置から前記ガスタービン燃焼器に供給する燃焼空気の湿分を評価し、この燃焼空気の湿分の評価に基づいて前記ガスタービン燃焼器に形成した前記保炎性に優れた燃焼部に供給する燃料流量と、他の燃焼部に供給する燃料流量との燃料比率の調節によって制御するようにしたことを特徴とする。 A fuel control method for a gas turbine combustor installed in a high-humidity air-utilizing gas turbine according to the present invention includes a compressor and a gas that burns fuel using the compressed air compressed by the compressor to generate combustion gas. A turbine combustor, a turbine driven by combustion gas generated in the gas turbine combustor, and a high-pressure humidifier equipped with a humidifier for humidifying the compressed air compressed by the compressor and supplied to the gas turbine combustor with spray water. A gas turbine combustor for a gas turbine using moisture air, wherein the gas turbine combustor includes a plurality of combustion sections configured by a plurality of fuel nozzles for supplying fuel and a plurality of air flow paths for supplying combustion air. It is installed in a high-humidity air-utilizing gas turbine that controls the fuel ratio of the fuel supplied to each of the plurality of combustion sections of the gas turbine combustor based on the deviation between the load command and the power generation amount. In the fuel control method for a gas turbine combustor, a part of the combustion parts installed in the gas turbine combustor is formed into a combustion part having better flame holding properties than the other combustion parts. The flow rate of fuel to the combustion section of the gas turbine combustor is the amount of the combustion air supplied from the humidifier to the gas turbine combustor based on the amount of humidified water to the compressed air in the humidifier and the air temperature after humidification. The flow rate of fuel supplied to the combustion section with excellent flame holding properties formed in the gas turbine combustor based on the evaluation of the moisture content of the combustion air, and the fuel flow rate supplied to the other combustion sections The fuel ratio is controlled by adjusting the fuel ratio.
また、本発明の高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御方法は、圧縮機と、前記圧縮機の吸気部で吸込空気に水噴霧する吸気噴霧装置と、前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を用いて燃料を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器からの燃焼ガスによって駆動されるタービンと、前記圧縮機で圧縮された圧縮空気を噴霧水で加湿する噴霧式加湿装置を備えた高湿分空気利用ガスタービン用のガスタービン燃焼器であって、前記ガスタービン燃焼器は、燃料を供給する複数の燃料ノズルと燃焼空気を供給する複数の空気流路とで構成する燃焼部を複数設置し、負荷指令と発電量との偏差に基づいてガスタービン燃焼器の複数の燃焼部にそれぞれ供給する燃料の燃料比率を制御する高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御方法において、前記ガスタービン燃焼器に複数設置された燃焼部のうち、一部の燃焼部を他の燃焼部よりも保炎性に優れた燃焼部に形成し、前記ガスタービン燃焼器の燃焼部への燃料流量は、前記吸気噴霧装置での加湿水量と、圧縮空気への加湿水量と、前記加湿装置による加湿後の空気温度に基づいて前記加湿装置から前記ガスタービン燃焼器に供給する燃焼空気の湿分を評価し、この燃焼空気の湿分の評価に基づいて前記ガスタービン燃焼器に形成した前記保炎性に優れた燃焼部に供給する燃料流量と、他の燃焼部に供給する燃料流量との燃料比率の調節によって制御するようにしたことを特徴とする。 The fuel control method for the gas turbine combustor installed in the high-humidity air-utilizing gas turbine of the present invention includes a compressor, an intake spray device that sprays water on the intake air at an intake portion of the compressor, and the compression A combustor that burns fuel using compressed air compressed by a compressor, a turbine driven by combustion gas from the combustor, and a spray-type humidifier that humidifies compressed air compressed by the compressor with spray water A gas turbine combustor for a high-humidity air-utilizing gas turbine provided with a device, the gas turbine combustor comprising a plurality of fuel nozzles for supplying fuel and a plurality of air flow paths for supplying combustion air Installed in a high-humidity air-utilizing gas turbine that controls the fuel ratio of the fuel supplied to each of the multiple combustion sections of the gas turbine combustor based on the deviation between the load command and the power generation amount. In the fuel control method of a gas turbine combustor, among a plurality of combustion parts installed in the gas turbine combustor, a part of the combustion parts is formed in a combustion part having better flame holding properties than other combustion parts, The fuel flow rate to the combustion section of the gas turbine combustor is determined from the humidifier to the gas turbine based on the amount of humidified water in the intake spray device, the amount of humidified water to compressed air, and the air temperature after humidification by the humidifier. The amount of fuel supplied to the combustor is evaluated, and the flow rate of fuel supplied to the combustion portion having excellent flame holding properties formed in the gas turbine combustor based on the evaluation of the moisture content of the combustion air, and others Control is performed by adjusting the fuel ratio with the flow rate of fuel supplied to the combustion section.
本発明の高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御装置は、圧縮機と、圧縮機で圧縮された圧縮空気を用いて燃料を燃焼し燃焼ガスを発生させるガスタービン燃焼器と、ガスタービン燃焼器で発生した燃焼ガスによって駆動されるタービンと、圧縮機で圧縮されて前記ガスタービン燃焼器に供給される燃焼用空気を加湿する加湿装置を備えた高湿分空気利用ガスタービン用のガスタービン燃焼器であって、前記ガスタービン燃焼器は、燃料を供給する複数の燃料ノズルと燃焼用空気を供給する複数の空気流路とで構成する燃焼部を複数設置し、負荷指令と発電量との偏差に基づいてガスタービン燃焼器の前記複数の燃焼部にそれぞれ供給する燃料の燃料比率を制御する高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御装置において、前記ガスタービン燃焼器に複数設置された燃焼部のうち、一部の燃焼部を他の燃焼部よりも保炎性に優れた燃焼部として構成し、前記ガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料の流量を制御する燃料制御装置は、負荷指令MWDと実際の発電量MWとの偏差に基づいてガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料を制御する燃料流量指令を出力する燃料流量制御器と、前記燃料流量制御器から出力された燃料流量指令に基づいてガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料の燃料比率をそれぞれ設定する燃料流量比率設定器と、前記燃料流量比率設定器で設定された燃料流量比率設定値に基づいてガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料の流量割合をそれぞれ調節する燃料制御弁を操作する実燃料流量制御器を備え、更に、加湿装置の出口空気温度から加湿装置出口の最大湿度を演算する加湿装置出口最大湿度演算器と、加湿装置の噴霧水量と前記加湿装置出口最大湿度演算器で演算した加湿装置出口最大湿度から加湿装置出口湿度を演算する加湿装置出口湿度演算器と、ガスタービン燃焼器に供給される燃焼空気の燃焼空気流量と前記加湿装置出口湿度演算器で演算した加湿装置出口湿度とから前記保炎性に優れたガスタービン燃焼器の燃焼部に供給する燃料の燃料比率について燃焼温度及び湿度に対する制御ゲインをそれぞれ演算する燃焼温度F1ゲイン演算器及び湿度F1ゲイン演算器を設け、これらの燃焼温度F1ゲイン演算器及び湿度F1ゲイン演算器の演算値に基づいて前記燃料流量比率設定器でガスタービン燃焼器に複数設けられた燃焼部のうち、保炎性に優れた燃焼部に供給する燃料の燃料比率を設定するようにして、前記ガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料の流量割合を制御することを特徴とする。 A fuel control apparatus for a gas turbine combustor installed in a high-humidity air-utilizing gas turbine according to the present invention includes a compressor and a gas turbine that generates combustion gas by burning fuel using compressed air compressed by the compressor. High-humidity air comprising a combustor, a turbine driven by combustion gas generated in the gas turbine combustor, and a humidifier that humidifies the combustion air compressed by the compressor and supplied to the gas turbine combustor A gas turbine combustor for a use gas turbine, wherein the gas turbine combustor is provided with a plurality of combustion sections configured by a plurality of fuel nozzles for supplying fuel and a plurality of air flow paths for supplying combustion air. And a high-humidity air-utilizing gas turbine that controls a fuel ratio of fuel supplied to each of the plurality of combustion sections of the gas turbine combustor based on a deviation between the load command and the power generation amount. In the fuel control apparatus for a turbine turbine combustor, among the plurality of combustion sections installed in the gas turbine combustor, a part of the combustion sections is configured as a combustion section having better flame holding properties than other combustion sections, and the gas A fuel control device for controlling the flow rate of fuel supplied to a plurality of combustion sections of a turbine combustor is a fuel supplied to a plurality of combustion sections of a gas turbine combustor based on a deviation between a load command MWD and an actual power generation amount MW. A fuel flow rate controller that outputs a fuel flow rate command for controlling the fuel flow rate, and a fuel ratio of fuel supplied to a plurality of combustion portions of the gas turbine combustor based on the fuel flow rate command output from the fuel flow rate controller, respectively Based on the fuel flow rate ratio setting device and the fuel flow rate setting value set by the fuel flow rate setting device, the flow rate ratios of the fuel supplied to the plurality of combustion sections of the gas turbine combustor are adjusted. An actual fuel flow rate controller for operating the fuel control valve, and further, a humidifier outlet maximum humidity calculator for calculating the maximum humidity of the humidifier outlet from the outlet air temperature of the humidifier, the amount of spray water of the humidifier and the humidifier A humidifier outlet humidity calculator that calculates the humidifier outlet humidity from the humidifier outlet maximum humidity calculated by the apparatus outlet maximum humidity calculator, the combustion air flow rate of the combustion air supplied to the gas turbine combustor, and the humidifier outlet humidity Combustion temperature F1 gain calculator for calculating the control gain for the combustion temperature and humidity for the fuel ratio of the fuel supplied to the combustion section of the gas turbine combustor having excellent flame holding properties from the humidifier outlet humidity calculated by the calculator And a humidity F1 gain calculator, and the fuel flow rate ratio is set based on the calculated values of the combustion temperature F1 gain calculator and the humidity F1 gain calculator. Among the combustion sections provided in the gas turbine combustor with a constant device, the fuel ratio of the fuel supplied to the combustion section having excellent flame holding properties is set, so that the plurality of combustion sections of the gas turbine combustor are set. It is characterized by controlling the flow rate of the supplied fuel.
また、本発明の高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御装置は、圧縮機と、圧縮機で圧縮された圧縮空気を用いて燃料を燃焼し燃焼ガスを発生させるガスタービン燃焼器と、ガスタービン燃焼器で発生した燃焼ガスによって駆動されるタービンと、圧縮機で圧縮されて前記ガスタービン燃焼器に供給される燃焼用空気を加湿する加湿装置を備えた高湿分空気利用ガスタービン用のガスタービン燃焼器であって、前記ガスタービン燃焼器は、燃料を供給する複数の燃料ノズルと燃焼用空気を供給する複数の空気流路とで構成する燃焼部を複数設置し、負荷指令と発電量との偏差に基づいてガスタービン燃焼器の前記複数の燃焼部にそれぞれ供給する燃料の燃料比率を制御する高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御装置において、前記ガスタービン燃焼器に複数設置された燃焼部のうち、一部の燃焼部を他の燃焼部よりも保炎性に優れた燃焼部として構成し、前記ガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料の流量を制御する燃料制御装置は、負荷指令MWDと実際の発電量MWとの偏差に基づいてガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料を制御する燃料流量指令を出力する燃料流量制御器と、前記燃料流量制御器から出力された燃料流量指令に基づいてガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料の燃料比率をそれぞれ設定する燃料流量比率設定器と、前記燃料流量比率設定器で設定された燃料流量比率設定値に基づいてガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料の流量割合をそれぞれ調節する燃料制御弁を操作する実燃料流量制御器を備え、更に、加湿装置の出口空気温度から加湿装置出口の最大水蒸気量を演算する加湿装置出口最大水蒸気量演算器と、加湿装置の噴霧水量と前記加湿装置出口最大水蒸気量演算器で演算した加湿装置出口最大水蒸気量から加湿装置出口水蒸気量を演算する加湿装置出口水蒸気量演算器と、前記加湿装置出口水蒸気量演算器で演算した加湿装置出口水蒸気量から加湿装置出口湿度を演算する加湿装置出口湿度演算器と、ガスタービン燃焼器に供給される燃焼空気の燃焼空気流量と前記加湿装置出口湿度演算器で演算した加湿装置出口湿度とから前記保炎性に優れたガスタービン燃焼器の燃焼部に供給する燃料の燃料比率について燃焼温度及び湿度に対する制御ゲインをそれぞれ演算する燃焼温度F1ゲイン演算器及び湿度F1ゲイン演算器を設け、これらの燃焼温度F1ゲイン演算器及び湿度F1ゲイン演算器の演算値に基づいて前記燃料流量比率設定器でガスタービン燃焼器に複数設けられた燃焼部のうち、保炎性に優れた燃焼部に供給する燃料の燃料比率を設定するようにして、前記ガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料の流量割合を制御することを特徴とする。 Further, a fuel control device for a gas turbine combustor installed in a high-humidity air-utilizing gas turbine of the present invention generates a combustion gas by burning fuel using a compressor and compressed air compressed by the compressor. A high-humidity equipped with a gas turbine combustor, a turbine driven by combustion gas generated in the gas turbine combustor, and a humidifier that humidifies combustion air compressed by the compressor and supplied to the gas turbine combustor A gas turbine combustor for a split air-utilizing gas turbine, wherein the gas turbine combustor includes a plurality of combustion sections configured by a plurality of fuel nozzles for supplying fuel and a plurality of air flow paths for supplying combustion air. Installed in a high-humidity air-utilizing gas turbine that controls the fuel ratio of the fuel supplied to each of the combustion sections of the gas turbine combustor based on the deviation between the load command and the power generation amount In the fuel control device for a gas turbine combustor, a part of the combustion parts installed in the gas turbine combustor is configured as a combustion part having a better flame holding property than other combustion parts, The fuel control device for controlling the flow rate of the fuel supplied to the plurality of combustion portions of the gas turbine combustor is supplied to the plurality of combustion portions of the gas turbine combustor based on the deviation between the load command MWD and the actual power generation amount MW. A fuel flow rate controller for outputting a fuel flow rate command for controlling the fuel to be controlled, and a fuel ratio of fuel supplied to a plurality of combustion portions of the gas turbine combustor based on the fuel flow rate command output from the fuel flow rate controller, respectively A fuel flow rate ratio setting device to be set, and a fuel flow rate ratio to be supplied to a plurality of combustion parts of the gas turbine combustor based on the fuel flow rate setting value set by the fuel flow rate setting device. An actual fuel flow rate controller for operating the fuel control valve to be adjusted, a humidifier outlet maximum water vapor amount calculator for calculating the maximum water vapor amount at the humidifier outlet from the outlet air temperature of the humidifier, and a spray of the humidifier Humidifier outlet water vapor amount calculator for calculating the humidifier outlet water vapor amount from the water amount and the humidifier outlet maximum water vapor amount calculated by the humidifier outlet maximum water vapor amount calculator, and the humidifier calculated by the humidifier outlet water vapor amount calculator A humidifier outlet humidity calculator for calculating the humidifier outlet humidity from the apparatus outlet water vapor amount, a combustion air flow rate of combustion air supplied to the gas turbine combustor, and a humidifier outlet humidity calculated by the humidifier outlet humidity calculator To calculate the control gain for the combustion temperature and humidity for the fuel ratio of the fuel supplied to the combustion section of the gas turbine combustor with excellent flame holding performance A firing temperature F1 gain calculator and a humidity F1 gain calculator are provided, and a plurality of the fuel flow rate ratio setters are provided in the gas turbine combustor based on the calculated values of the combustion temperature F1 gain calculator and the humidity F1 gain calculator. The flow rate ratio of the fuel supplied to the plurality of combustion portions of the gas turbine combustor is controlled by setting the fuel ratio of the fuel supplied to the combustion portion having excellent flame holding properties among the combustion portions. Features.
また、本発明の高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御装置は、圧縮機と、前記圧縮機の吸気部で吸込空気に水噴霧する吸気噴霧装置と、圧縮機で圧縮された圧縮空気を用いて燃料を燃焼し燃焼ガスを発生させるガスタービン燃焼器と、ガスタービン燃焼器で発生した燃焼ガスによって駆動されるタービンと、圧縮機で圧縮されて前記ガスタービン燃焼器に供給される燃焼用空気を加湿する加湿装置を備えた高湿分空気利用ガスタービン用のガスタービン燃焼器であって、前記ガスタービン燃焼器は、燃料を供給する複数の燃料ノズルと燃焼用空気を供給する複数の空気流路とで構成する燃焼部を複数設置し、負荷指令と発電量との偏差に基づいてガスタービン燃焼器の前記複数の燃焼部にそれぞれ供給する燃料の燃料比率を制御する高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御装置において、前記ガスタービン燃焼器に複数設置された燃焼部のうち、一部の燃焼部を他の燃焼部よりも保炎性に優れた燃焼部として構成し、前記ガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料の流量を制御する燃料制御装置は、負荷指令MWDと実際の発電量MWとの偏差に基づいてガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料を制御する燃料流量指令を出力する燃料流量制御器と、前記燃料流量制御器から出力された燃料流量指令に基づいてガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料の燃料比率をそれぞれ設定する燃料流量比率設定器と、前記燃料流量比率設定器で設定された燃料流量比率設定値に基づいてガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料の流量割合をそれぞれ調節する燃料制御弁を操作する実燃料流量制御器を備え、更に、加湿装置の出口空気温度から加湿装置出口の最大湿度を演算する加湿装置出口最大湿度演算器と、加湿装置の噴霧水量及び吸気噴霧装置の噴霧水量と前記加湿装置出口最大湿度演算器で演算した加湿装置出口最大湿度から加湿装置出口湿度を演算する加湿装置出口湿度演算器と、ガスタービン燃焼器に供給される燃焼空気の燃焼空気流量と前記加湿装置出口湿度演算器で演算した加湿装置出口湿度とから前記保炎性に優れたガスタービン燃焼器の燃焼部に供給する燃料の燃料比率について燃焼温度及び湿度に対する制御ゲインをそれぞれ演算する燃焼温度F1ゲイン演算器及び湿度F1ゲイン演算器を設け、これらの燃焼温度F1ゲイン演算器及び湿度F1ゲイン演算器の演算値に基づいて前記燃料流量比率設定器でガスタービン燃焼器に複数設けられた燃焼部のうち、保炎性に優れた燃焼部に供給する燃料の燃料比率を設定するようにして、前記ガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料の流量割合を制御することを特徴とする。
Further, a fuel control device for a gas turbine combustor installed in a high-humidity air-utilizing gas turbine of the present invention includes a compressor, an intake spray device that sprays water on the intake air at an intake portion of the compressor, and a compressor A gas turbine combustor that burns fuel using the compressed air compressed in
また、本発明の高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御装置は、圧縮機と、前記圧縮機の吸気部で吸込空気に水噴霧する吸気噴霧装置と、圧縮機で圧縮された圧縮空気を用いて燃料を燃焼し燃焼ガスを発生させるガスタービン燃焼器と、ガスタービン燃焼器で発生した燃焼ガスによって駆動されるタービンと、圧縮機で圧縮されて前記ガスタービン燃焼器に供給される燃焼用空気を加湿する加湿装置を備えた高湿分空気利用ガスタービン用のガスタービン燃焼器であって、前記ガスタービン燃焼器は、燃料を供給する複数の燃料ノズルと燃焼用空気を供給する複数の空気流路とで構成する燃焼部を複数設置し、負荷指令と発電量との偏差に基づいてガスタービン燃焼器の前記複数の燃焼部にそれぞれ供給する燃料の燃料比率を制御する高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御装置において、前記ガスタービン燃焼器に複数設置された燃焼部のうち、一部の燃焼部を他の燃焼部よりも保炎性に優れた燃焼部として構成し、前記ガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料の流量を制御する燃料制御装置は、負荷指令MWDと実際の発電量MWとの偏差に基づいてガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料を制御する燃料流量指令を出力する燃料流量制御器と、前記燃料流量制御器から出力された燃料流量指令に基づいてガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料の燃料比率をそれぞれ設定する燃料流量比率設定器と、前記燃料流量比率設定器で設定された燃料流量比率設定値に基づいてガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料の流量割合をそれぞれ調節する燃料制御弁を操作する実燃料流量制御器を備え、更に、加湿装置の出口空気温度から加湿装置出口の最大水蒸気量を演算する加湿装置出口最大水蒸気量演算器と、吸気噴霧装置の噴霧水量から加湿装置噴霧量の補正量を演算する加湿装置噴霧量補正量演算器と、加湿装置の噴霧水量と前記加湿装置出口最大水蒸気量演算器で演算した加湿装置出口最大水蒸気量及び前記加湿装置噴霧量補正量演算器で演算した加湿装置噴霧量補正量から加湿装置出口水蒸気量を演算する加湿装置出口水蒸気量演算器と、前記加湿装置出口水蒸気量演算器で演算した加湿装置出口水蒸気量から加湿装置出口湿度を演算する加湿装置出口湿度演算器と、ガスタービン燃焼器に供給される燃焼空気の燃焼空気流量と前記加湿装置出口湿度演算器で演算した加湿装置出口湿度とから前記保炎性に優れたガスタービン燃焼器の燃焼部に供給する燃料の燃料比率について燃焼温度及び湿度に対する制御ゲインをそれぞれ演算する燃焼温度F1ゲイン演算器及び湿度F1ゲイン演算器を設け、これらの燃焼温度F1ゲイン演算器及び湿度F1ゲイン演算器の演算値に基づいて前記燃料流量比率設定器でガスタービン燃焼器に複数設けられた燃焼部のうち、保炎性に優れた燃焼部に供給する燃料の燃料比率を設定するようにして、前記ガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料の流量割合を制御することを特徴とする。
Further, a fuel control device for a gas turbine combustor installed in a high-humidity air-utilizing gas turbine of the present invention includes a compressor, an intake spray device that sprays water on the intake air at an intake portion of the compressor, and a compressor A gas turbine combustor that burns fuel using the compressed air compressed in
本発明によれば、噴霧式加湿装置によって空気を加湿する高湿分空気利用ガスタービンにおいて、加湿前、加湿開始前後、加湿中にも燃焼安定性を損なわずに高い信頼性で運用でき、加湿状態に拘わらずNOx発生量を低レベルに維持できる高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御方法及びその燃料制御装置を実現することができる。 According to the present invention, in a high-humidity air-utilizing gas turbine that humidifies air with a spray-type humidifier, it can be operated with high reliability without impairing combustion stability before humidification, before and after humidification, and during humidification. A fuel control method and a fuel control apparatus for a gas turbine combustor installed in a high-humidity air-utilizing gas turbine capable of maintaining the NOx generation amount at a low level regardless of the state can be realized.
本発明の実施例である高湿分空気利用ガスタービン燃焼器の燃料制御方法及び燃料制御装置について図面を参照して以下に説明する。 A fuel control method and fuel control apparatus for a high-humidity air-utilizing gas turbine combustor according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明の第1実施例の高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御方法及びその燃料制御装置について図1〜図10を用いて説明する。 A fuel control method for a gas turbine combustor installed in a gas turbine using high humidity air according to a first embodiment of the present invention and a fuel control apparatus therefor will be described with reference to FIGS.
図1は本発明の第1実施例である高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御方法及び燃料制御装置が適用される高湿分空気利用ガスタービンシステムの全体構成を表すシステムフロー図である。 FIG. 1 is an overall configuration of a high-humidity air utilization gas turbine system to which a fuel control method and a fuel control device for a gas turbine combustor installed in a high-humidity air utilization gas turbine according to a first embodiment of the present invention are applied. FIG.
図1に示した高湿分空気利用ガスタービンシステムにおいて、発電用高湿分空気利用ガスタービンは、圧縮機1、ガスタービン燃焼器2、タービン3、加湿装置4、再生器5から構成され、タービン3の出力により発電機20を回転させ電力を得る。
In the high-humidity air-utilizing gas turbine system shown in FIG. 1, the high-humidity air-utilizing gas turbine for power generation includes a
ガスタービン燃焼器2は、燃焼器ケーシング6、および燃焼器カバー7内に格納されている。ガスタービン燃焼器2の上流端中央には燃料ノズル8があり、その下流には、燃焼空気と燃焼ガスを隔てる概略円筒状の燃焼器ライナ9がある。
The
圧縮機1入口のガスタービン吸込空気100(大気圧)を圧縮機1で圧縮した高圧空気102は、トランジションピース11とトランジションピースフロースリーブ12との間隙を流れてトランジションピース11を対流冷却し、加湿前高温空気103となる。
High-
加湿前高温空気103は、加湿装置4に供給されて湿分を添加され加湿空気104となる。加湿装置4は、スプレイ水の噴霧により空気を加湿する。ここで、加湿装置4で加湿された加湿空気104は、水蒸気飽和条件以下(相対湿度100%以下)である。
The pre-humidified high-
高湿分空気利用ガスタービンの健全性を監視するために、加湿装置4の出口には、加湿装置出口温度500を計測する温度計を設置する。
In order to monitor the soundness of the high-humidity air-utilizing gas turbine, a thermometer for measuring the
加湿装置4で湿分を添加された加湿空気104は、再生器5に導かれ、ガスタービン排気ガス107(タービン出口低圧燃焼ガス)との熱交換により加熱される。
The humidified
加熱された加湿空気104は、高温高湿分空気105となって燃焼器ケーシング6へと注入される。燃焼器ケーシング6内での高温高湿分空気105は、燃焼器ライナ9の外側の概して環状の空間を通ってガスタービン燃焼器2の燃焼器頭部へ向かって流れ、途中、燃焼器ライナ9の対流冷却に使用される。
The heated humidified
高温高湿分空気105の一部は燃焼器ライナ9に設けられた冷却孔から燃焼器ライナ9内へ流入し、フィルム冷却に使用される。残りの高温高湿分空気105(図中A部詳細の36)は、後述する空気孔32から燃焼器ライナ9内に流入し、燃料ノズル31から噴出される燃料とともにガスタービン燃焼器2の燃焼に使用され、高温の燃焼ガス106となってタービン3へと送られる。
A part of the high-temperature and high-
タービン3を出たタービン出口低圧燃焼ガス107は再生器5で熱回収されて再生器出口低圧燃焼ガス108となって、排気塔22から排気ガス109として排気する。
The turbine outlet low-
タービン3で得られた駆動力はシャフト21を通じて圧縮機1及び発電機20に伝えられる。駆動力の一部は圧縮機1における空気の圧縮動力となり、残りの駆動力は発電機20で電力に変換する。
The driving force obtained by the
高湿分空気利用ガスタービン発電プラントの出力である発電量MWは、制御装置1000からの指令信号に基づいてガスタービン燃焼器2に供給する燃料の流量を演算する燃料流量調整弁211〜214の開閉を調節して制御する。
The power generation amount MW, which is the output of the high-humidity air-utilizing gas turbine power plant, is calculated by the fuel flow
加湿装置4で空気を加湿するための水量は、制御装置1000からの指令信号によって加湿装置噴霧水量制御弁311の開閉を調節して制御する。
The amount of water for humidifying the air by the humidifier 4 is controlled by adjusting the opening / closing of the humidifier spray water
図2は図1に示した本実施例の高湿分空気利用ガスタービンで用いるガスタービン燃焼器2の燃料ノズル9の構造を示した図である。
FIG. 2 is a view showing the structure of the fuel nozzle 9 of the
ガスタービン燃焼器2の燃焼器カバー7に設けた燃料ノズルヘッダ30に多数の燃料ノズル31が取り付けられており、多数の燃料ノズル31の1本1本に対応した多数の空気孔32を備えた空気孔プレート33が、サポート34を介して燃焼器カバー7に取り付けられた構造となっている。
A number of
一対の燃料ノズル31及び空気孔プレート33に形成された空気孔32は、ほぼ同心状に配設されており、図2のA部詳細に示すように、中央に燃料噴流35、その周囲に空気噴流36の同軸噴流を多数形成する。
The air holes 32 formed in the pair of
同軸噴流構造によって、空気孔プレート33に形成された空気孔32内では燃料と空気は未混合であるため、高湿分空気利用ガスタービンのように燃焼空気が高温であっても燃料の自発火は発生せず、空気孔プレート33が溶損するようなことはないので、信頼性の高いガスタービン燃焼器2とすることができる。
Due to the coaxial jet structure, the fuel and air are not mixed in the air holes 32 formed in the
また、このような小さな同軸噴流を多数形成することにより、燃料と空気の界面が増加し混合が促進するため、ガスタービン燃焼器2の燃焼時にNOxの発生量を抑制することができる。
In addition, by forming a large number of such small coaxial jets, the interface between fuel and air is increased and mixing is promoted, so that the amount of NOx generated during combustion of the
図3は本実施例のガスタービン燃焼器2に設置した空気孔プレート33を燃焼器下流側から見た図である。本実施例のガスタービン燃焼器2において、多数の空気孔32(および、図示しないが空気孔32と対を成す燃料ノズル31)は空気孔プレート33の半径方向内周側から半径方向外周側にかけて環状の空気孔列が同心状に8列配置されている。
FIG. 3 is a view of the
前記ガスタービン燃焼器2の燃焼部を形成するバーナは、中心側の4列(第1列〜第4列)が第1群(F1)の燃焼部を形成するF1バーナ、第5列が第2群(F2)の燃焼部を形成するF2バーナ、その外側の2列(第6、7列)が第3群(F3)の燃焼部を形成するF3バーナ、最外周(第8列)が第4群(F4)の燃焼部を形成するF4バーナとそれぞれ群分けされており、図2に示した様に、F1バーナ〜F4バーナのそれぞれの群ごとにヘッダ30に設けたフランジ(51〜54)を通じて流量制御弁211〜214をそれぞれ備えた燃料系統201〜204から供給される燃料を燃料ノズル31に供給する。
As for the burner forming the combustion part of the
このような燃料系統201〜204の群分け構造によって、ガスタービンの燃料流量変化に対し燃料供給する燃料ノズルの本数を段階的に変化させる燃料ステージングが可能となり、ガスタービン部分負荷運転時の燃焼安定性の確保と低NOx化が可能となる。
Such a grouping structure of the
さらに中央の4列(F1)の燃焼部を形成するF1バーナを構成する空気孔プレート33の空気孔32はピッチ円接線方向に角度(図3中のα°)を持った斜め穴に形成することで、この空気孔32を流下する空気流全体に旋回をかけ、生じる循環流によって火炎を安定化させている。
Further, the air holes 32 of the
F1バーナの外周側に配設したF2バーナ〜F4バーナは、中央のF1バーナの燃焼熱によって火炎が安定化される。したがって、高湿分ガスタービンにおいて加湿が開始され、燃焼用空気の湿分が増加する際には、ガスタービン燃焼器2のF1バーナに供給する燃料流量を増加させ、局所的に高温な部分を設けることで、F1火炎の燃焼安定性が向上する。
In the F2 burner to F4 burner disposed on the outer peripheral side of the F1 burner, the flame is stabilized by the combustion heat of the central F1 burner. Therefore, when humidification is started in the high-humidity gas turbine and the humidity of the combustion air increases, the flow rate of fuel supplied to the F1 burner of the
F1燃料の増加分だけF2バーナ以降のバーナの燃料流量は減少するが、これらの火炎はF1バーナの燃焼熱によって火炎が安定化されているため、バーナ全体として、燃焼安定性が確保される。 Although the fuel flow rate of the burners after the F2 burner is reduced by the amount of increase in the F1 fuel, since these flames are stabilized by the combustion heat of the F1 burner, the combustion stability is ensured as a whole burner.
本実施例のガスタービン燃焼器2の燃料制御方法及び燃料制御装置を適用した高湿分空気利用ガスタービンの運転方法の一例について、図4、図5に示した各特性図を参照しながら説明する。
An example of the operation method of the high-humidity air-utilizing gas turbine to which the fuel control method and fuel control device of the
図4の高湿分空気利用ガスタービンの運転方法の特性図において、横軸は起動開始からの時刻、縦軸は上から回転数、発電量、空気流量、加湿装置4の噴霧水量、加湿装置4の出口湿度、加湿装置4の出口温度500をそれぞれ示したものである。
In the characteristic diagram of the operation method of the high-humidity air-utilizing gas turbine of FIG. 4, the horizontal axis is the time from the start of startup, and the vertical axis is the rotational speed, power generation amount, air flow rate, amount of spray water in the humidifier 4, humidifier from the top. 4 shows the outlet humidity 4 and the
また、図5の高湿分空気利用ガスタービンの運転方法の特性図において、横軸は図4と同じく起動開始からの時刻、縦軸は上からガスタービン燃焼器2の燃焼温度、ガスタービン燃焼器2の全体の燃料流量、F1バーナ〜F4バーナに燃料を供給する各燃料系統201〜204の個別燃料流量(F1流量〜F4流量)を模式的に表したものである。
Further, in the characteristic diagram of the operation method of the high-humidity air-utilizing gas turbine of FIG. 5, the horizontal axis is the time from the start of startup as in FIG. 4, and the vertical axis is the combustion temperature of the
また、図4及び図5の特性図において、期間aは起動から定格回転数に達するまでの回転数昇速期間、期間bはガスタービン起動中の増負荷期間のうち加湿後の燃焼温度がTg1以下となる期間、期間cはガスタービン起動中の増負荷期間のうち加湿後の燃焼温度が温度Tg1以上で、且つ、温度Tg1よりも温度が高い、温度Tg2以下となる期間、期間dは起動終了後の負荷追従運転期間をそれぞれ表す。 4 and 5, the period a is the speed increase period from the start to the rated speed, and the period b is the combustion temperature after humidification, Tg, during the increased load period during the start of the gas turbine. A period of 1 or less, a period c is a period of time during which the combustion temperature after humidification is higher than the temperature Tg 1 and higher than the temperature Tg 1 in the increased load period during startup of the gas turbine, and is equal to or lower than the temperature Tg 2 . The period d represents the load following operation period after the start is completed.
前記増負荷期間bは、更に、前半の水分無添加期間b1、水分添加量変化期間b2、及び水分添加量一定期間b3に分かれている。ここで、ガスタービン燃焼器2の燃焼温度は、燃空比(燃料流量と空気流量の比)、燃焼空気温度、燃焼空気湿度から求まる値とする。
The increasing load period b is further divided into a first moisture non-addition period b1, a moisture addition amount change period b2, and a moisture addition amount constant period b3. Here, the combustion temperature of the
本実施例の高湿分空気利用ガスタービンのガスタービン燃焼器2の燃料制御装置の運転方法において、まず、燃料制御装置の制御装置1000からの指令によって燃料流量が比較的少ない着火および昇速時は、ガスタービン燃焼器2の軸心側に位置するF1バーナのみを燃焼させて運転(すなわち図2の燃料系統201のみにF1燃料を供給)し、定格回転数無負荷条件付近まで昇速させる。このF1バーナの単独燃焼を今後の説明では1/4モードと呼ぶことにする。
In the operation method of the fuel control device of the
次にそれ以降の負荷上昇過程(期間b)では、ガスタービン燃焼器2のF1バーナの外周側に設置したF2バーナにF2燃料を投入して、F1+F2で運転する。すなわち、燃料系統201及び202にF1燃料及びF2燃料を供給し、制御装置1000からの指令によってこれらの燃料系統201及び202にそれぞれ設置された流量制御弁211及び212の開度を調節することにより各F1燃料及びF2燃料の燃料流量を制御する。このときを2/4モードと呼ぶことにする。
Next, in the subsequent load increasing process (period b), F2 fuel is supplied to the F2 burner installed on the outer peripheral side of the F1 burner of the
次に、さらにガスタービン燃焼器2のF2バーナの外周側に設置したF3バーナに燃料を投入する燃料系統203にF3燃料を供給し、F3バーナに着火した状態を3/4モードと呼ぶ。
Next, the state in which F3 fuel is supplied to the
ここまでの過程では高湿分空気利用ガスタービンの加湿装置4には水分が添加されていない(b1)。すなわち図1に示した高湿分空気利用ガスタービンの加湿装置4に供給する水の流量を調節する加湿装置給水弁311は全閉であり、加湿装置バイパス弁312の開度によって再生熱交換器5の下流側に設置された給水過熱器12を流れる水量が制御されている。
In the process so far, moisture has not been added to the humidifier 4 of the high-humidity air-utilizing gas turbine (b1). That is, the humidifier
また、この間の燃料流量増加は、ガスタービンの起動計画に定められた負荷上昇率に従ってガスタービン発電量が増加する様に、流量制御弁211、212及び213の開度を調節することによってF1バーナ、F2バーナ、F3バーナに供給するF1燃料、F2燃料、F3燃料の各燃料流量が制御される。
Further, the increase in the fuel flow rate during this period is achieved by adjusting the opening degree of the flow
また、F1バーナ、F2バーナ、F3バーナに供給する各燃料系統201乃至203の前記F1燃料、F2燃料、F3燃料の燃料流量配分は、ガスタービン燃焼器2の燃焼が安定し、かつ生成するNOxが最小となる様に定められた比率で供給される。
Further, the fuel flow distribution of the F1 fuel, F2 fuel, and F3 fuel of each of the
本実施例のガスタービン燃焼器2の燃料制御方法及び燃料制御装置においては、この3/4モードで、高湿分空気利用ガスタービンの加湿装置4への水分添加を開始する。加湿開始指令により前記制御装置1000からの指令信号によって加湿装置4に設置した空気冷却器側加湿装置給水弁312が開き、開度に応じた流量の給水が加湿装置4へと注水される(期間b2)。
In the fuel control method and fuel control device of the
同時に、空気冷却器側加湿装置バイパス弁313は、前記制御装置1000からの指令信号によって空気冷却器28を流れる水量が所定の値となるように制御されながら、開度を減少し最終的には全閉状態となる。
At the same time, the air cooler side humidifier bypass valve 313 decreases the opening degree and finally controls the amount of water flowing through the
その後は空気冷却器側加湿装置給水弁312の開度を制御することで、空気冷却器28を流れる水量が所定の値となるよう調整される(期間b2〜b3)。
Thereafter, the amount of water flowing through the
このとき、前記制御装置1000からの指令信号によって、ガスタービンの起動計画に定められた負荷上昇率に従ってガスタービン発電量が増加する様に、ガスタービン燃焼器2のF1バーナ、F2バーナ、F3バーナに供給する燃料流量がそれぞれ制御される。そのうち、F1バーナに供給するF1燃料は、燃焼安定性の確保に主要な役割を担うため、加湿装置4への加湿開始前に対して加湿開始後には、全燃料流量に対するF1流量の比率が大きくなるように設定される必要がある。
At this time, the F1 burner, the F2 burner, and the F3 burner of the
図5に示した本実施例のガスタービン燃焼器を備えたガスタービンシステムの運転方法の特性図において、点線で示した直線部分が加湿前の設定を示す。本実施例のガスタービン燃焼器2では、全燃料流量が計画に対して偏差を生じないようにするため、F1バーナに供給する燃料流量は、点線で示した直線部分に対して実線で示したようにF1流量を高めた分だけ、F3バーナに供給する燃料流量は、点線で示した直線部分に対して実線で示したようにF3流量を下げた設定となっている。
In the characteristic diagram of the operation method of the gas turbine system including the gas turbine combustor of the present embodiment shown in FIG. 5, the straight line portion indicated by the dotted line indicates the setting before humidification. In the
ガスタービン燃焼器2の燃焼安定性の確保に最適なF1流量の決定には、F1燃焼温度による判断が有効である。
For the determination of the optimum F1 flow rate for ensuring the combustion stability of the
燃焼温度の計算に必要な諸量のうち、燃焼空気湿度は、前述のように湿度センサーによるリアルタイム直接計測が難しいという課題がある。 Of the various quantities necessary for calculating the combustion temperature, the combustion air humidity has a problem that it is difficult to directly measure in real time with a humidity sensor as described above.
そこで本実施例のガスタービン燃焼器2では、燃料制御装置の制御装置1000によって、加湿装置4への噴霧水量である加湿装置噴霧水量Gwh、spから加湿装置4の出口湿度である加湿装置出口湿度Hmh、exitを評価することを考える。
Therefore, in the
湿度センサーによる湿度計測に比して、加湿装置噴霧水量Gwh、spの計測は、高速かつ高精度の計測が容易である。したがって、加湿装置噴霧水量Gwh、spから加湿装置出口湿度Hmh、exitが一対一で評価できれば、前記加湿装置出口湿度Hmh、exitのリアルタイム評価が可能となる。 Compared to the humidity measurement by the humidity sensor, the measurement of the humidifier spray water amount Gwh, sp is easy at high speed and with high accuracy. Therefore, the humidifier spraying water G wh, humidifier from sp outlet humidity Hm h, if evaluated exit is one to one, the humidifier outlet humidity Hm h, it is possible to real-time evaluation of the exit.
加湿装置4の滞留時間が十分に確保される場合、加湿装置噴霧水量Gwh、spが少量の間は、空気は水蒸気飽和条件から離れているため加湿されやすいが、加湿装置噴霧水量Gwh、spが多量になると、水蒸気飽和状態に近づくため空気は加湿されにくくなると考えられる。 When the residence time of the humidifier 4 is sufficiently secured, while the humidifier spray water amount Gwh, sp is small, the air is easily humidified because it is away from the water vapor saturation condition, but the humidifier spray water amount Gwh, If the amount of sp becomes large, it is considered that air becomes difficult to be humidified because it approaches the water vapor saturation state.
つまり、加湿装置噴霧水量Gwh、spを無限大とすると、加湿装置出口湿度Hmh、exitは加湿装置出口最大湿度Hmh、maxに漸近すると考えられる。理想的な条件下では、湿装置出口最大湿度Hmh、maxは加湿装置出口温度500における飽和湿度Hmh、satである。
In other words, when the humidifier spray water amount Gwh, sp is infinite, the humidifier outlet humidity Hm h, exit is considered to gradually approach the humidifier outlet maximum humidity Hm h, max . Under ideal conditions, the humidifier outlet maximum humidity Hm h, max is the saturation humidity Hm h, sat at the
この加湿装置4への加湿装置噴霧水量Gwh、spと加湿装置出口湿度Hmh、exitの関係を示したのが図6の模式図である。この関係は、データベース化した実測値あるいは加湿を模擬した計算式によって求めることができる。 FIG. 6 is a schematic diagram showing the relationship between the humidifier spray water amount Gwh, sp and the humidifier outlet humidity Hmh , exit to the humidifier 4. This relationship can be obtained by a measured value stored in a database or a calculation formula simulating humidification.
図6の本発明の第1実施例であるガスタービン燃焼器を設置した高湿分空気利用ガスタービンシステムにおける加湿装置4の加湿装置噴霧水量と加湿装置出口湿度の関係を示した模式図では、加湿装置噴霧水量Gwh、spが増加すると、加湿装置出口湿度Hmh、exitの値が連続して上昇する曲線となっている。 In the schematic diagram showing the relationship between the humidifier spray water amount of the humidifier 4 and the humidifier outlet humidity in the high-humidity air-utilizing gas turbine system in which the gas turbine combustor according to the first embodiment of the present invention is installed in FIG. When the humidifier spray water amount Gwh, sp is increased, the humidifier outlet humidity Hmh , exit is continuously increased.
また、図7に示した本発明の第1実施例であるガスタービン燃焼器を備えた高湿分空気利用ガスタービンシステムにおける加湿装置4の加湿装置噴霧水量と加湿装置出口湿度の関係を示した模式図(近似線図)のように、加湿装置出口湿度Hmh、exitの値が数点について加湿装置噴霧水量Gwh、spに対する加湿装置出口湿度Hmh、exitの値を求め、それらの点の値を直線で結んだ直線で近似することもできる。 Moreover, the relationship between the humidifier spray water amount of the humidifier 4 and the humidifier outlet humidity in the high-humidity air utilization gas turbine system including the gas turbine combustor according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 7 is shown. As shown in the schematic diagram (approximate line diagram), the humidifier outlet humidity Hm h, exit is obtained with respect to the humidifier spray water amount G wh, sp for several points of the humidifier outlet humidity Hm h, exit. It is also possible to approximate with a straight line connecting the values of.
図9に示した本実施例のガスタービン燃焼器2の燃料制御装置に設置された制御装置1000で使用される燃焼空気湿度を使えば、燃焼空気温度、燃空比からガスタービン燃焼器2における燃焼温度が計算できる。保炎性を強化したF1バーナについて燃焼温度を計算し、安定燃焼に必要なF1燃焼温度を比較すれば、安定燃焼に必要なF1流量が求まる。
If the combustion air humidity used in the
本実施例のガスタービン燃焼器2の燃料制御装置に設置された制御装置1000における前記湿度算出方法は、加湿装置4に対する加湿装置噴霧水量301が一定量である期間(図4の期間b3)だけでなく、加湿装置給水量301が変化する期間(図4の期間b2)においても有効である。したがって、加湿装置噴霧水量301の変化による燃焼空気の過渡的な湿度変化に対しても、適切なF1流量設定によって燃焼安定性を確保できる。
In the
計画の加湿量に達した後について、本発明の第1実施例のガスタービン燃焼器を備えた高湿分空気利用ガスタービンシステムの運転方法の他の一例を表す特性図である図4及び図5を用いて説明する。 FIG. 4 and FIG. 4 are characteristic diagrams showing another example of the operation method of the high-humidity air-utilizing gas turbine system including the gas turbine combustor according to the first embodiment of the present invention after reaching the planned humidification amount. 5 will be described.
本実施例のガスタービン燃焼器2では、加湿量一定のもとで所定の負荷に上昇させるため、燃料を増加させると、燃焼温度が温度Tg1に達する。局所燃焼温度がNOxの生成温度以上に高ければ、高湿分燃焼であってもNOxは生成しやすくなる。
In the
ここで、要素燃焼試験の結果から、ガスタービン燃焼器2の燃焼温度がある程度高くなると、高湿分燃焼でもガスタービン燃焼器2の安定燃焼が可能であることが分かっているので、本実施例であるガスタービン燃焼器を設置した高湿分空気利用ガスタービンシステムの運転では、図5に示したように、ガスタービン燃焼器2の燃焼温度が温度Tg1以上になると、それまで高めていたF1流量を徐々に下げていき、F3流量を徐々に上げていく。
Here, it is known from the result of the element combustion test that when the combustion temperature of the
そして、ガスタービン燃焼器2の燃焼温度が温度Tg1よりも高温の温度Tg2に到達すると、F1バーナとF3バーナの局所燃焼温度が同等となるようにF1流量を設定する。
When the combustion temperature of the
このように、ガスタービン燃焼器2の燃焼温度が、温度Tg1以上で、且つ、温度Tg2以下の期間(図4、図5の期間c)では、期間bとは逆にF1流量を下げていくことで、全負荷帯でガスタービン燃焼器2の安定燃焼と、さらなる低NOx燃焼を実現できる。
As described above, in the period in which the combustion temperature of the
図8は、本発明の第1実施例のガスタービン燃焼器を備えた高湿分空気利用ガスタービンシステムにおける運転方法の更に他の一例を表す特性図であり、図5の期間b2、b3、cについて、F1流量とF3流量を取り出して拡大した図である。 FIG. 8 is a characteristic diagram showing still another example of the operation method in the high-humidity air-utilizing gas turbine system including the gas turbine combustor according to the first embodiment of the present invention, and the periods b2, b3, It is the figure which took out and expanded F1 flow volume and F3 flow volume about c.
この図8の特性図に示した本実施例であるガスタービン燃焼器を設置した高湿分空気利用ガスタービンシステムの運転方法において、点線で示した直線部分は、ガスタービン燃焼器2のF1とF3の燃焼温度が同等となる流量を示しており、実線で示した部分が図5に示したものと対応した運転である。
In the operation method of the high-humidity air-utilizing gas turbine system in which the gas turbine combustor according to the present embodiment shown in the characteristic diagram of FIG. 8 is installed, the straight line portion indicated by the dotted line is the F1 of the
この図8に示した特性図において、実線で示した部分では、加湿装置4への加湿開始直後はF1流量を高めに設定し、燃焼温度が温度Tg1以上となる期間cでは安定燃焼が確保された段階で、F1とF3の燃焼温度が同等となるように燃料の流量を制御する方法であることを示している。 In this characteristic shown in FIG. 8 diagrams that in the portions indicated by solid lines, humidifier humidifying start immediately to 4 is set higher F1 flow, secured in the period c combustion temperature is the temperature Tg 1 more stable combustion In this stage, the fuel flow rate is controlled so that the combustion temperatures of F1 and F3 are equal.
ガスタービン燃焼器2の燃焼安定性に問題なければ、一点鎖線で示したような単純な流量制御も可能である。一点鎖線で示した流量制御では、ガスタービン燃焼器2の燃焼温度Tg1におけるF1バーナに供給するF1流量を決めるだけで、流量制御線を決めることができ、制御の設定が容易である。
If there is no problem in the combustion stability of the
発電量またはタービン排ガス温度が所定の量に達した時点で、高湿分空気利用ガスタービンの起動が完了し、その後は、図5に示した特性図のように、高湿分空気利用ガスタービンの負荷の増減に合わせてガスタービン燃焼器2に供給する燃料流量が増減することで負荷追従する(期間d)。
When the power generation amount or the turbine exhaust gas temperature reaches a predetermined amount, the start of the high-humidity air-utilizing gas turbine is completed, and thereafter, the high-humidity air-utilizing gas turbine is as shown in the characteristic diagram shown in FIG. The load follows the load by increasing or decreasing the flow rate of the fuel supplied to the
高湿分空気利用ガスタービンの高負荷運転時においては、ガスタービン燃焼器2に設置したF1バーナ〜F4バーナのうち、主として最外周のF4バーナに供給するF4燃料の燃料流量を増減させて対応する。このときF4燃料と空気の混合気は、F1バーナ〜F3バーナまでの燃焼ガスと混合して高温になるため、燃料の酸化反応が緩慢に進行し、高い燃焼効率を得ることができる。
During high-load operation of a high-humidity air-utilizing gas turbine, among the F1 burner to F4 burner installed in the
また燃焼完結後の温度をNOx生成が顕著となる温度以下になるよう空気配分が設定されているため、F4バーナからのNOx発生をほとんどゼロとする燃焼が可能となる。また、F4バーナに投入したF4燃料がごくわずかでも反応が完結するため、連続的な燃料切り換えが可能となり、運用性が向上する。 In addition, since the air distribution is set so that the temperature after the completion of combustion becomes equal to or lower than the temperature at which NOx generation becomes significant, combustion with almost zero NOx generation from the F4 burner becomes possible. Further, since the reaction is completed even with a very small amount of F4 fuel introduced into the F4 burner, continuous fuel switching is possible, and operability is improved.
本実施例の高湿分空気利用ガスタービンに設置されたガスタービン燃焼器2の燃料制御装置における制御装置1000を構成する具体的な制御ブロックの一例を図9に示す。
An example of a specific control block constituting the
図9に示した本実施例の高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器2の燃料制御装置に設置された制御装置1000を構成する具体的な制御ブロックのように、予め定められた発電量増加率に従うように与えられた負荷指令MWDと実際の発電量MWの偏差を制御装置1000に設置された減算器401で求め、この減算器401で求めた負荷指令MWDと実際の発電量MWとの偏差に基づいてスタービン燃焼器2のF1バーナ〜F4バーナに供給するF1燃料制御弁211〜F4燃料制御弁214の弁開度を制御する実燃料流量制御器406に燃料流量指令値410を演算して出力する燃料流量制御器402が設置されている。
As shown in a specific control block constituting the
前記制御装置1000に設置された前記燃料流量制御器402で演算した燃料流量指令値410は、制御装置1000に設置された燃料流量比率設定器403の入力となる。
The fuel flow
一方、制御装置1000に設置された加湿装置出口最大湿度演算器408は、加湿装置4の出口に設置した温度計によって計測した加湿装置出口温度500を入力して、この加湿装置最大湿度演算器408にて加湿装置出口最大湿度Hmh、maxを演算し、前記加湿装置最大湿度演算器408で演算した加湿装置出口最大湿度Hmh、maxと、加湿装置4に噴霧する加湿装置噴霧水量301である加湿装置噴霧水量Gwh、spとから、加湿装置出口湿度演算器404によって加湿装置出口湿度Hmh、exitを演算する。
On the other hand, the humidifier outlet
前記加湿装置出口湿度演算器404で演算した加湿装置出口湿度Hmh、exitは、制御装置1000に設置された湿度F1ゲイン演算器405及び燃焼温度F1ゲイン演算器415のそれぞれの入力となる。
The humidifier outlet humidity Hm h and exit calculated by the humidifier
湿度F1ゲイン演算器405は、湿度Hmh、exitを基に湿度に対するF1ゲインを演算する。燃焼温度F1ゲイン演算器415は、燃焼空気流量と燃料流量制御器402で演算した燃料流量指令値410、及び加湿装置出口湿度演算器404で演算した加湿装置出口湿度Hmh、exitとから、燃焼温度に対するF1ゲインを演算する。
The humidity
そして、湿度F1ゲイン演算器405の出力と燃焼温度F1ゲイン演算器415の出力との積を制御装置1000に設置された乗算器416で求めてF1ゲイン417を算出し、このF1ゲイン417を制御装置1000に設置された燃料比率設定器403の入力とする。
Then, the product of the output of the humidity
図10は、制御装置1000に設置された湿度F1ゲイン演算器405と、燃焼温度F1ゲイン演算器415の出力と、これらの出力から乗算器416で計算されるF1ゲイン417の一例を示した概略図である。
FIG. 10 schematically shows an example of the F1 gain 417 calculated by the
図10に示したようにして、湿度と燃焼温度から、ガスタービン燃焼器2のF1バーナに供給される図5及び図8に示したF1流量を実現するためのF1ゲイン417が計算できる。
As shown in FIG. 10, the F1 gain 417 for realizing the F1 flow rate shown in FIGS. 5 and 8 supplied to the F1 burner of the
本実施例のガスタービン燃焼器2で低NOxと安定燃焼を両立するには、以下の方法がある。
In order to achieve both low NOx and stable combustion in the
第一には、加湿装置出口湿度Hmh、exitの増加に対して、F1ゲイン417を増加させる。湿度増加量にF1ゲインを追随させることで、安定燃焼させることができる。 First, the F1 gain 417 is increased as the humidifier outlet humidity Hm h, exit increases. By causing the F1 gain to follow the increase in humidity, stable combustion can be achieved.
そして、加湿装置4への加湿後にガスタービン燃焼器2の燃焼温度が安定燃焼が確保できる燃焼温度Tg1以上となってから、前記ガスタービン燃焼器2のF1バーナ〜F4バーナの局所燃焼温度が、ガスタービン燃焼器2のF1バーナ〜F4バーナの全ての燃焼温度が等しくなる燃焼温度Tg2と同等となるように、F1ゲインを徐々に小さくなるように設定することで、ガスタービン燃焼器2の低NOxと安定燃焼の両立が可能となる。
After the humidification to the humidifier 4, after the combustion temperature of the
第二には、加湿装置出口湿度Hmh、exitの増加に対して、ガスタービン燃焼器2のF1燃焼温度が一定となるようにF1ゲイン417を増加させる。湿度変化によらずF1燃焼温度が同等となるように、湿度増加量に合わせてF1燃料流量を増加させるようにF1ゲイン417を設定することで、ガスタービン燃焼器2の安定燃焼と低NOx燃焼の両立が可能となる。
Second, the F1 gain 417 is increased so that the F1 combustion temperature of the
そして、加湿後の燃焼温度が燃焼温度Tg1以上となってから、F1バーナ〜F4バーナの局所燃焼温度が、燃焼温度Tg2と同等となるようにF1ゲイン317を徐々に小さくなるように設定することで、ガスタービン燃焼器2の低NOxと安定燃焼の両立が可能となる。
Then, setting the combustion temperature after humidification becomes combustion temperature Tg 1 above, as the local combustion temperature of F1 burners ~F4 burner, gradually decrease the F1 gain 317 so that the equivalent to the combustion temperature Tg 2 This makes it possible to achieve both low NOx and stable combustion in the
第三には、加湿装置出口湿度Hmh、exitの増加に対して、ガスタービン燃焼器2のF1燃焼温度が高くなるようにF1ゲイン417を増加させる。燃焼条件によっては、湿度が増加すると燃焼安定性が低下すると考えられる。
Thirdly, the F1 gain 417 is increased so that the F1 combustion temperature of the
湿度増加に合わせて、F1燃焼温度が上昇するようにF1ゲイン317を設定することで、湿度変化に対してガスタービン燃焼器2の燃焼安定性を高めることができて、信頼性がさらに向上する。
By setting the F1 gain 317 so that the F1 combustion temperature increases in accordance with the increase in humidity, the combustion stability of the
そして、加湿後の燃焼温度が燃焼温度Tg1以上となってから、ガスタービン燃焼器2のF1バーナ〜F4バーナの局所燃焼温度が、燃焼温度Tg2と同等となるようにF1ゲイン317を徐々に小さくなるように設定することで、ガスタービン燃焼器2の低NOxと安定燃焼の両立が可能となる。
Then, gradually from the combustion temperature after humidification becomes combustion temperature Tg 1 or more, the local combustion temperature of F1 burners ~F4 burners of the
そこで、本実施例のガスタービン燃焼器2の制御装置1000では、図9に示したように、該制御装置1000に設置された燃料流量比率設定器403にて、同じく該制御装置1000に設置された燃料流量制御器402から出力した燃料流量指令値410を入力値として、F1ゲイン415の値を参照しながらF1〜F4の各燃料流量比率(411〜414)を演算する。
Therefore, in the
該制御装置1000に設置された実燃料流量制御器406では、前記燃料流量比率設定器403で演算して出力されたF1〜F4の各燃料流量比率(411〜414)、及び前記燃料流量制御器402から出力した燃料流量指令値410とから、F1〜F4各燃料系統の流量または弁開度を演算して燃料流量制御弁211〜214に出力し、燃料流量制御弁211〜214の弁開度をそれぞれ制御する。
In the actual fuel
かくして、本実施例のガスタービン燃焼器2では、図9に示した構成の制御装置1000によって、図5に実線で示したような燃料流量制御を行うことが実現できる。
Thus, in the
また、弁制御や系が保有する体積によって、加湿開始後に実際に燃焼空気に湿分が添加されるまでには、時間遅れが生ずると考えられる。その時は、燃焼空気湿度に対して、一次遅れを考慮して実際の燃焼空気湿度を推算すれば、ガスタービン燃焼器2の低NOx化と安定燃焼を両立できる。
Further, it is considered that there is a time delay until moisture is actually added to the combustion air after the start of humidification due to the valve control and the volume held by the system. At that time, if the actual combustion air humidity is estimated in consideration of the first-order lag with respect to the combustion air humidity, it is possible to achieve both NOx reduction and stable combustion of the
ガスタービン降負荷時には、配管等の系が保有する体積によって、燃焼空気湿度が加湿装置4での加湿装置供噴霧水量301に追従するまでに遅れが生じると考えられ、特に有効である。
When the gas turbine is loaded, it is considered that a delay occurs until the combustion air humidity follows the humidifier
さらに、何らかの事情によって噴霧装置4への噴霧水供給量が急に減少あるいは噴霧水供給が停止した場合には、燃焼空気湿度が急激に低下するためガスタービン燃焼器2のF1燃焼温度が高くなりすぎる可能性がある。
Further, when the supply amount of spray water to the spray device 4 suddenly decreases or the supply of spray water is stopped for some reason, the combustion air humidity rapidly decreases, so the F1 combustion temperature of the
本実施例によれば、供給水量から燃焼空気湿度を推定する方法であり、燃焼空気湿度の変動を検知できるため、ガスタービン燃焼器2のF1燃焼温度の急上昇を回避できてガスタービンの信頼性が向上する。
According to the present embodiment, the combustion air humidity is estimated from the amount of supplied water, and fluctuations in the combustion air humidity can be detected. Therefore, the rapid increase in the F1 combustion temperature of the
したがって、本実施例によれば、噴霧式加湿装置によって空気を加湿する高湿分空気利用ガスタービンにおいて、加湿前、加湿開始前後、加湿中にも燃焼安定性を損なわずに高い信頼性で運用でき、加湿状態に拘わらずNOx発生量を低レベルに維持できる高湿分空気利用ガスタービン燃焼器の燃料制御方法及びその燃料制御装置を実現することができる。 Therefore, according to this embodiment, in a high-humidity air-utilizing gas turbine that humidifies air with a spray-type humidifier, it operates with high reliability without impairing combustion stability before humidification, before and after humidification, and during humidification. In addition, it is possible to realize a fuel control method for a high-humidity air-based gas turbine combustor and its fuel control apparatus that can maintain the NOx generation amount at a low level regardless of the humidified state.
次に本発明の第2実施例の高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御方法及びその燃料制御装置について図11〜図13を用いて説明する。 Next, a fuel control method for a gas turbine combustor installed in a high-humidity air-utilizing gas turbine according to a second embodiment of the present invention and its fuel control device will be described with reference to FIGS.
本実施例の高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御装置は図1〜図10に示した本発明の第1実施例の高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御装置と基本的な構成は共通しているので、両者に共通した構成及び作用の説明は省略し、相違する部分について以下に説明する。 The fuel control device of the gas turbine combustor installed in the high humidity air-utilizing gas turbine of this embodiment is installed in the high humidity air-utilizing gas turbine of the first embodiment of the present invention shown in FIGS. Since the basic configuration is the same as that of the gas turbine combustor fuel control apparatus, description of the configuration and operation common to both is omitted, and different portions will be described below.
図11は本発明の第2実施例の高湿分空気利用ガスタービンの運転方法の一例を示した特性図であり、この図11の特性図が第1実施例における図4の特性図に対応している。 FIG. 11 is a characteristic diagram showing an example of the operation method of the high-humidity air-utilizing gas turbine of the second embodiment of the present invention, and the characteristic diagram of FIG. 11 corresponds to the characteristic diagram of FIG. 4 in the first embodiment. doing.
本実施例の高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御装置が、第1実施例の高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御装置と異なる点は、加湿装置4の加湿装置出口湿度を直接評価するのではなく、まず加湿装置4の加湿装置出口水蒸気量Gvh、exitを求め、求めたこの加湿装置出口水蒸気量Gvh、exitから燃焼空気湿度を計算するようにした点である。 A fuel control device for a gas turbine combustor installed in a high-humidity air-utilizing gas turbine according to this embodiment is a fuel control device for a gas turbine combustor installed in a high-humidity air-using gas turbine according to the first embodiment; the difference, rather than evaluating the humidifier outlet humidity of the humidifier 4 directly, first humidifier 4 humidifier outlet vapor quantity G vh, seeking exit, obtained the humidifier outlet vapor quantity G vh, the exit This is the point where the combustion air humidity is calculated.
燃焼空気湿度を加湿装置出口水蒸気量Gvh、exitから評価することによって、高精度に加湿装置4の加湿装置出口湿度Hmh、exitを評価できる。 By evaluating the combustion air humidity from the humidifier outlet water vapor amount G vh, exit , the humidifier outlet humidity Hm h, exit of the humidifier 4 can be evaluated with high accuracy.
図12は本実施例であるガスタービン燃焼器を設置した高湿分空気利用ガスタービンシステムにおける加湿装置4の加湿装置噴霧水量Gwh、spと加湿装置出口水蒸気量Gvh、exitとの関係を示した模式図である。図12に示した模式図では、加湿装置噴霧水量Gwh、spが増加すると、加湿装置出口湿度Hmh、exitは、加湿装置出口最大湿度Hmh、maxに漸近する曲線となっている。 FIG. 12 shows the relationship between the humidifier spray water amount Gwh, sp and the humidifier outlet water vapor amount Gvh, exit of the humidifier 4 in the high-humidity air utilization gas turbine system in which the gas turbine combustor according to this embodiment is installed. It is the shown schematic diagram. In the schematic diagram shown in FIG. 12, when the humidifier spray water amount Gwh, sp increases, the humidifier outlet humidity Hm h, exit is a curve that gradually approaches the humidifier outlet maximum humidity Hm h, max .
本実施例の高湿分空気利用ガスタービンシステムにおいても、図12に示した模式図と同様に、加湿装置噴霧水量Gwh、spが増加すると、加湿装置出口水蒸気量Gvh、exitは、加湿装置出口最大水蒸気量Gvh、maxに漸近すると考える。 Also in the high-humidity air-utilizing gas turbine system of the present embodiment, when the humidifier spray water amount Gwh, sp increases , as in the schematic diagram shown in FIG. 12, the humidifier outlet water vapor amount Gvh, exit becomes humidified. It is considered asymptotic to the apparatus outlet maximum water vapor amount Gvh, max .
ここで、理想的な条件での加湿装置4の加湿装置出口最大水蒸気量Gvh、maxは、加湿装置出口流量および温度に対する飽和水蒸気量Gvh、satとなる。例えば、加湿装置4の加湿装置出口水蒸気量Gvh、exitは、加湿装置出口最大水蒸気量Gvh、maxに比例し、単位量と、加湿装置噴霧水量Gwh、spと負の比例定数を乗じた値を変数とする指数関数値との差に比例するような関数で与えられる。 Here, the humidifier outlet maximum water vapor amount G vh, max of the humidifier 4 under ideal conditions is the saturated water vapor amount G vh, sat with respect to the humidifier outlet flow rate and temperature. For example, the humidifier outlet water vapor amount G vh, exit of the humidifier 4 is proportional to the humidifier outlet maximum water vapor amount G vh, max and is multiplied by the unit amount, the humidifier spray water amount G wh, sp and a negative proportional constant. It is given by a function that is proportional to the difference from the exponential function value with the value as a variable.
具体的には、加湿装置4の加湿装置噴霧水量Gwh、spと加湿装置出口水蒸気量Gvh、exitとの関係は、式(1)のような形で表される。 Specifically, the relationship between the humidifier spray water amount Gwh, sp of the humidifier 4 and the humidifier outlet water vapor amount Gvh, exit is expressed in the form as shown in Expression (1).
ここで、Cは定数である。 Here, C is a constant.
図13は、本実施例の高湿分空気利用ガスタービンシステムに設置したガスタービン燃焼器2の燃料制御装置における制御装置1000を構成する具体的な制御ブロックの一例である。
FIG. 13 is an example of a specific control block constituting the
図13に示した本実施例のガスタービン燃焼器2の燃料制御装置における制御装置1000において、加湿装置出口最大水蒸気量演算器409は、加湿装置4の出口に設置した温度計によって計測した加湿装置出口温度500を入力して、この加湿装置最大水蒸気量演算器409にて加湿装置出口最大水蒸気量Gvh、maxを演算し、前記加湿装置最大水蒸気量演算器409で演算した加湿装置出口最大水蒸気量Gvh、maxと、加湿装置4に噴霧する加湿装置噴霧水量301である加湿装置噴霧水量Gwh、spから、加湿装置出口水蒸気量演算器407によって加湿装置4の加湿装置出口水蒸気量Gvh、exitを演算する。
In the
前記加湿装置出口水蒸気量演算器407で演算した加湿装置出口水蒸気量Gvh、exitは、加湿装置出口湿度演算器404の入力となる。その他の制御ブロックの構成は、図9に示した第1実施例の制御装置1000と同じである。
The humidifier outlet water vapor amount G vh, exit calculated by the humidifier outlet water
かくして、本実施例の高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御装置は第1実施例のものと同じく、時々刻々と変化する燃焼空気湿度に対して、安定燃焼に必要なF1ゲインを求めることができ、更に、ガスタービン燃焼器に流入する燃焼空気の湿度を高精度に評価することができるため、より正確に低NOxと安定燃焼を両立する信頼性の高い運用が実現できる。 Thus, as in the first embodiment, the fuel control device for the gas turbine combustor installed in the high humidity air-utilizing gas turbine of this embodiment is capable of stable combustion against the constantly changing combustion air humidity. The required F1 gain can be obtained, and the humidity of the combustion air flowing into the gas turbine combustor can be evaluated with high accuracy. Therefore, highly reliable operation that achieves both low NOx and stable combustion more accurately. Can be realized.
したがって、本実施例によれば、噴霧式加湿装置によって空気を加湿する高湿分空気利用ガスタービンにおいて、加湿前、加湿開始前後、加湿中にも燃焼安定性を損なわずに高い信頼性で運用でき、加湿状態に拘わらずNOx発生量を低レベルに維持できる高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御方法及びその燃料制御装置を実現することができる。 Therefore, according to this embodiment, in a high-humidity air-utilizing gas turbine that humidifies air with a spray-type humidifier, it operates with high reliability without impairing combustion stability before humidification, before and after humidification, and during humidification. In addition, it is possible to realize a fuel control method for a gas turbine combustor installed in a high-humidity air-utilizing gas turbine and a fuel control apparatus thereof that can maintain the NOx generation amount at a low level regardless of the humidified state.
次に本発明の第3実施例の高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御方法及びその燃料制御装置について図14〜図18を用いて説明する。 Next, a fuel control method for a gas turbine combustor installed in a gas turbine using high humidity air according to a third embodiment of the present invention and its fuel control device will be described with reference to FIGS.
本実施例の高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御装置は図1〜図10に示した本発明の第1実施例の高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御装置と基本的な構成は共通しているので、両者に共通した構成及び作用の説明は省略し、相違する部分について以下に説明する。 The fuel control device of the gas turbine combustor installed in the high humidity air-utilizing gas turbine of this embodiment is installed in the high humidity air-utilizing gas turbine of the first embodiment of the present invention shown in FIGS. Since the basic configuration is the same as that of the gas turbine combustor fuel control apparatus, description of the configuration and operation common to both is omitted, and different portions will be described below.
図14は本発明の第3実施例の高湿分空気利用ガスタービンシステムの全体構成を表すシステムフロー図であり、本実施例の高湿分空気利用ガスタービンシステムが第1実施例の高湿分空気利用ガスタービンシステムと異なる点は、ガスタービン吸込空気100に対して、吸気噴霧装置23で水を噴霧して水噴霧後の吸込空気101として圧縮機1で圧縮することである。
FIG. 14 is a system flow diagram showing the overall configuration of the high humidity air-utilizing gas turbine system of the third embodiment of the present invention. The high humidity air-utilizing gas turbine system of the present embodiment is the high humidity of the first embodiment. The difference from the split air utilization gas turbine system is that the gas
本実施例の高湿分空気利用ガスタービンシステムでは、吸込空気に吸気噴霧装置23で水を噴霧することによって、圧縮機1の圧縮動力を大幅に低減できる。
In the high-humidity air-utilizing gas turbine system of the present embodiment, the compression power of the
本実施例の高湿分空気利用ガスタービンシステムでは、加湿前高温空気103は、第1実施例の形態と違って吸気噴霧装置23で加湿された状態で加湿装置4に流入する。したがって、加湿前高温空気103が既に加湿されている場合において、加湿装置4に噴霧する加湿装置噴霧水301の流量に対して、加湿装置4で加湿された加湿空気104の湿度がどのように変化するか捉える必要がある。
In the high-humidity air-utilizing gas turbine system of the present embodiment, the high-
図14に示した本実施例のガスタービン燃焼器2の燃料制御方法及び燃料制御装置を適用した高湿分空気利用ガスタービンシステムの運転方法の一例について、図15、図16のグラフを参照しながら説明する。
Refer to the graphs of FIGS. 15 and 16 for an example of the operation method of the gas turbine system using the high humidity air to which the fuel control method and the fuel control device of the
図15の高湿分空気利用ガスタービンの運転方法の特性図において、横軸は図4と同じく起動開始からの時刻、縦軸は上から回転数、発電量、空気流量、噴霧水量(加湿装置噴霧水量301と圧縮機吸気噴霧水量300)、加湿装置4の加湿装置出口湿度、加湿装置4の加湿装置出口温度500を示したものである。
In the characteristic diagram of the operation method of the high-humidity air-utilizing gas turbine in FIG. 15, the horizontal axis is the time from the start of the start as in FIG. 4, and the vertical axis is the rotational speed, power generation amount, air flow rate, spray water amount (humidifier) The
また、図16の高湿分空気利用ガスタービンの運転方法の特性図において、横軸は図15に同じく起動開始からの時刻、縦軸は上からガスタービン燃焼器2の燃焼温度、ガスタービン燃焼器2の全体の燃料流量、F1バーナ〜F4バーナに燃料を供給する各燃料系統201〜204の個別燃料流量(F1流量〜F4流量)を模式的に表したものである。
Further, in the characteristic diagram of the operation method of the high-humidity air-utilizing gas turbine of FIG. 16, the horizontal axis is the time from the start of startup as in FIG. 15, and the vertical axis is the combustion temperature of the
また、図15及び図16の特性図において、期間aは起動から定格回転数に達するまでの回転数昇速期間、期間bはガスタービン起動中の増負荷期間、期間cは起動終了後の負荷追従運転期間を表す。 Further, in the characteristic diagrams of FIGS. 15 and 16, the period a is the speed increasing period from the start to the rated speed, the period b is the load increasing period during the start of the gas turbine, and the period c is the load after the end of the start. Represents the follow-up operation period.
前記増負荷期間bは、無加湿期間b1、加湿装置4の加湿量変化期間b2、加湿装置4の加湿量一定期間b3、吸気噴霧装置23の噴霧水量変化期間b4、吸気噴霧装置23の噴霧水量一定期間b5にそれぞれ分かれている。
The increasing load period b includes a non-humidifying period b1, a humidifying amount changing period b2 of the humidifying device 4, a humidifying amount constant period b3 of the humidifying device 4, a spraying water amount changing period b4 of the
加湿装置4で加湿を開始して加湿量が一定となるまでの期間(図4の期間b1〜b3)は本発明の第1実施例の形態と同じである。 The period (humidity b1 to b3 in FIG. 4) from when humidification is started by the humidifier 4 until the humidification amount becomes constant is the same as that of the first embodiment of the present invention.
本実施例の高湿分空気利用ガスタービンの運転方法では、加湿装置4での加湿量が一定となった後、吸気噴霧装置23において吸気噴霧を開始する。吸気噴霧開始指令により吸気噴霧水量制御弁310が開き、開度に応じた流量の給水が吸気噴霧装置23に供給されて吸気噴霧水量は段階的に増加し(期間b4)、噴霧水量が所定の値となるよう調整される(期間b4〜b5)。
In the operation method of the high-humidity air-utilizing gas turbine of this embodiment, after the humidification amount in the humidifier 4 becomes constant, the
湿度変化に対して、本実施例の高湿分空気利用ガスタービンに設置されたガスタービン燃焼器2のF1流量の比率を高めてF1燃焼温度を高くしてガスタービン燃焼器2を安定燃焼させる方式は本発明の第1実施例の形態と同じである。
The
本実施例の高湿分空気利用ガスタービンの運転方法でも、加湿装置4の加湿装置噴霧水量Gwh、spと加湿装置出口湿度Hmh、exitとの間には、本発明の第1実施例の形態と同じく、図6に示した模式図と類似の関係が成立する。 Also in the operation method of the high-humidity air-utilizing gas turbine of the present embodiment, the first embodiment of the present invention is between the humidifier spray water amount Gwh, sp of the humidifier 4 and the humidifier outlet humidity Hmh , exit. Similar to the embodiment, a relationship similar to the schematic diagram shown in FIG. 6 is established.
本実施例の高湿分空気利用ガスタービンの運転方法における加湿装置4の加湿装置噴霧水量Gwh、spと加湿装置出口湿度Hmh、exitとの関係の模式図を図17に示す。 FIG. 17 shows a schematic diagram of the relationship between the humidifier spray water amount Gwh, sp of the humidifier 4 and the humidifier outlet humidity Hmh , exit in the operation method of the gas turbine using the high humidity air of the present embodiment.
図17の模式図において、点線で示された加湿装置出口湿度Hmh、exitは、吸気噴霧冷却が有りの場合の加湿装置出口湿度Hmh、exitであり、実線で示された加湿装置出口湿度Hmh、exitは、吸気噴霧冷却が無い場合の加湿装置出口湿度Hmh、exitであって、本発明の第1実施例の形態に係る図6に該当するものである。 In the schematic diagram of FIG. 17, the humidifying device shown by the dotted line outlet humidity Hm h, exit is humidifier outlet humidity Hm h in the case of there is an intake spray cooling is exit, humidifier outlet humidity indicated by the solid line Hm h and exit are humidifier outlet humidity Hm h and exit when there is no intake spray cooling, and correspond to FIG. 6 according to the first embodiment of the present invention.
本実施例の高湿分空気利用ガスタービンの運転方法では、吸気噴霧装置23によって加湿前高温空気103が加湿されているために、加湿装置4への加湿装置噴霧水量Gwh、sp=0のとき、図17の点線で示すように加湿装置4の加湿装置出口湿度Hmh、exitはゼロとならない。すなわち、加湿装置噴霧水量Gwh、sp=0のときの加湿装置出口湿度Hmh、exitは、圧縮機出口湿度Hmc、exitに等しい。
In the operation method of the high-humidity air-utilizing gas turbine of the present embodiment, since the high-
ここで、圧縮機出口湿度Hmc、exitは、吸気噴霧装置23を含めた圧縮機1吸気部から圧縮機1吐出部までの加湿による湿度変化である。
Here, the compressor outlet humidity Hmc , exit is a humidity change due to humidification from the
図17に示した模式図における加湿装置4の加湿装置噴霧水量Gwh、spと加湿装置出口湿度Hmh、exitとの関係は、図6に示した場合と同じようにデータベース化した実測値あるいは加湿を模擬した計算式によって求める。 The relationship between the humidifier spray water amount Gwh, sp and the humidifier outlet humidity Hmh , exit of the humidifier 4 in the schematic diagram shown in FIG. 17 is a measured value or a database as in the case shown in FIG. Obtained by a formula that simulates humidification.
本実施例の高湿分空気利用ガスタービンに設置されたガスタービン燃焼器2の燃料制御装置における制御装置1000を構成する具体的な制御ブロックの一例を図18に示す。
An example of a specific control block constituting the
前記制御装置1000において、第1実施例のガスタービン燃焼器2の燃料制御装置における制御装置と異なる部分を説明すると、吸気噴霧装置23を圧縮機1の上流に備える高湿分ガスタービンシステムでは、吸気噴霧装置23の運転状態、すなわち吸気噴霧水量Gwc、wacによって圧縮機出口湿度Hmc、exitが変化する。
In the
そこで本実施例の前記制御装置1000において、加湿装置出口最大湿度演算器408では、加湿装置4の出口に設置した温度計によって計測した加湿装置出口温度500を入力して、この加湿装置最大湿度演算器408によって加湿装置出口最大湿度Hmh、maxを演算し、前記加湿装置最大湿度演算器408で演算した加湿装置出口最大湿度Hmh、maxと、加湿装置4に噴霧する加湿装置噴霧水量301である加湿装置噴霧水量Gwh、spと、吸気噴霧装置23から噴霧する吸気噴霧装置噴霧水量Gwc、wacから、加湿装置出口湿度演算器404によって加湿装置出口湿度Hmh、exitを演算することで、この圧縮機出口湿度Hmc、exitの変動に対応する。
Therefore, in the
前記加湿装置出口湿度演算器404で演算される加湿装置出口湿度Hmh、exitは、このように、加湿装置噴霧水量Gwh、spだけでなく、吸気噴霧装置噴霧水量Gwc、spも考慮して前記加湿装置出口湿度Hmh、exitを演算することで、吸気噴霧装置23を備えた高湿分空気利用ガスタービンであっても、より高精度に燃焼空気湿度を評価することができる。その他の制御ブロックの構成は、図9に示した第1実施例の制御装置1000と同じである。
Thus, the humidifier outlet humidity Hm h, exit calculated by the humidifier
かくして、本実施例の高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御装置は第1実施例のものと同じく、時々刻々と変化する燃焼空気湿度に対して、安定燃焼に必要なF1ゲインを求めることができ、更に、ガスタービン燃焼器に流入する燃焼空気の湿度を高精度に評価することができるため、より正確に低NOxと安定燃焼を両立する信頼性の高い運用が実現できる。 Thus, as in the first embodiment, the fuel control device for the gas turbine combustor installed in the high humidity air-utilizing gas turbine of this embodiment is capable of stable combustion against the constantly changing combustion air humidity. The required F1 gain can be obtained, and the humidity of the combustion air flowing into the gas turbine combustor can be evaluated with high accuracy. Therefore, highly reliable operation that achieves both low NOx and stable combustion more accurately. Can be realized.
本実施例では、図15に示すように加湿装置4での加湿量を一定量としてから吸気噴霧装置23での吸気噴霧を開始しているが、吸気噴霧を開始して吸気噴霧水量を一定量としてから加湿装置4での加湿を開始することもできる。その場合でも、本実施例と同じガスタービン燃焼器の燃料制御方法が適用できる。大気温度が上昇する夏季は、吸気噴霧による圧縮動力の低減が特に有効である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 15, the intake air spray in the
したがって、本実施例によれば、噴霧式加湿装置によって空気を加湿する高湿分空気利用ガスタービンにおいて、加湿前、加湿開始前後、加湿中にも燃焼安定性を損なわずに高い信頼性で運用でき、加湿状態に拘わらずNOx発生量を低レベルに維持できる高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御方法及びその燃料制御装置を実現することができる。 Therefore, according to this embodiment, in a high-humidity air-utilizing gas turbine that humidifies air with a spray-type humidifier, it operates with high reliability without impairing combustion stability before humidification, before and after humidification, and during humidification. In addition, it is possible to realize a fuel control method for a gas turbine combustor installed in a high-humidity air-utilizing gas turbine and a fuel control apparatus thereof that can maintain the NOx generation amount at a low level regardless of the humidified state.
次に本発明の第4実施例の高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御方法及びその燃料制御装置について図19〜図21を用いて説明する。 Next, a fuel control method for a gas turbine combustor installed in a high-humidity air-utilizing gas turbine according to a fourth embodiment of the present invention and its fuel control apparatus will be described with reference to FIGS.
本実施例の高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御装置は図14〜図18に示した本発明の第3実施例の高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御装置と基本的な構成は共通しているので、両者に共通した構成及び作用の説明は省略し、相違する部分について以下に説明する。 The fuel control device for the gas turbine combustor installed in the high-humidity air-utilizing gas turbine of this embodiment is installed in the high-humidity air-utilizing gas turbine of the third embodiment of the present invention shown in FIGS. Since the basic configuration is the same as that of the gas turbine combustor fuel control apparatus, description of the configuration and operation common to both is omitted, and different portions will be described below.
図19は本発明の第4実施例の高湿分空気利用ガスタービンの運転方法の一例を示した特性図であり、この図19の特性図が第3実施例における図15の特性図に対応している。また、本実施例の高湿分空気利用ガスタービンの構成は、図14に示した第3実施例の高湿分空気利用ガスタービンの構成と同じである。 FIG. 19 is a characteristic diagram showing an example of the operation method of the high-humidity air-utilizing gas turbine of the fourth embodiment of the present invention, and the characteristic diagram of FIG. 19 corresponds to the characteristic diagram of FIG. 15 in the third embodiment. doing. The configuration of the high humidity air-utilizing gas turbine of the present embodiment is the same as the configuration of the high humidity air-utilizing gas turbine of the third embodiment shown in FIG.
本実施例の高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御装置が、本発明の第3実施例の高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御装置と異なる点は、本発明の第2実施例の形態と同じく、加湿装置4の加湿装置出口湿度を直接評価するのではなく、まず加湿装置4の加湿装置出口水蒸気量Gvh、exitを求め、求めたこの加湿装置出口水蒸気量Gvh、exitから燃焼空気湿度を計算するようにした点である。 The fuel control device of the gas turbine combustor installed in the high humidity air-utilizing gas turbine of the present embodiment is the fuel of the gas turbine combustor installed in the high humidity air-utilizing gas turbine of the third embodiment of the present invention. The difference from the control device is that the humidifying device outlet humidity of the humidifying device 4 is not directly evaluated as in the second embodiment of the present invention, but first, the humidifying device outlet water vapor amount G vh, exit of the humidifying device 4 is determined. It is the point which calculated | required and calculated the combustion air humidity from this calculated | required humidification apparatus exit water vapor | steam amount Gvh, exit .
本実施例の高湿分空気利用ガスタービンの運転方法においては、本発明の第2の実施例と同じく、燃焼空気湿度を加湿装置出口水蒸気量Gvh、exitから評価することによって、高精度に加湿装置4の加湿装置出口湿度Hmh、exitを評価している。 In the operation method of the high-humidity air-utilizing gas turbine of the present embodiment, as in the second embodiment of the present invention, the combustion air humidity is evaluated from the humidifying device outlet water vapor amount G vh, exit , thereby achieving high accuracy. The humidifier outlet humidity Hm h, exit of the humidifier 4 is evaluated.
図20は本実施例であるガスタービン燃焼器を設置した高湿分空気利用ガスタービンシステムにおける加湿装置4の加湿装置噴霧水量Gwh、spと加湿装置出口水蒸気量Gvh、exitとの関係を示した模式図である。 FIG. 20 shows the relationship between the humidifier spray water amount Gwh, sp and the humidifier outlet steam amount Gvh, exit of the humidifier 4 in the high-humidity air-utilizing gas turbine system in which the gas turbine combustor according to this embodiment is installed. It is the shown schematic diagram.
図20に示した模式図では、加湿装置噴霧水量Gwh、spが増加すると、加湿装置出口水蒸気量Gvh、exitは、加湿装置出口最大水蒸気量Gvh、maxに漸近する曲線となっている。 In the schematic diagram shown in FIG. 20, when the humidifier spray water amount Gwh, sp increases, the humidifier outlet water vapor amount Gvh, exit is a curve that gradually approaches the humidifier outlet maximum water vapor amount Gvh, max . .
図20の模式図において、点線で示された加湿装置出口水蒸気量Gvh、exitは、吸気噴霧冷却が有りの場合の加湿装置出口水蒸気量Gvh、exitであり、実線で示された加湿装置出口水蒸気量Gvh、exitは、吸気噴霧冷却が無い場合の加湿装置出口水蒸気量Gvh、exitであって、本発明の第2実施例の形態に係る図12に該当するものである。 In the schematic diagram of FIG. 20, dotted line indicated humidifier outlet vapor quantity G vh, exit is humidifier outlet vapor quantity G vh in the case of there is an intake spray cooling is exit, humidifier shown by the solid line The outlet water vapor amount G vh, exit is the humidifier outlet water vapor amount G vh, exit when there is no intake spray cooling, and corresponds to FIG. 12 according to the second embodiment of the present invention.
本実施例の高湿分空気利用ガスタービンの運転方法では、本発明の第2実施例の形態と同じく、加湿装置噴霧水量Gwh、spが増加すると、加湿装置出口水蒸気量Gvh、exitは、加湿装置出口最大水蒸気量Gvh、maxに漸近する。また、理想的な条件では加湿装置出口最大水蒸気量Gvh、maxは、加湿装置4の加湿装置出口流量および加湿装置4の出口温度500に対する飽和水蒸気量Gvh、satである。
In the operation method of the high-humidity air-utilizing gas turbine of the present embodiment, when the humidifier spray water amount Gwh, sp increases , as in the second embodiment of the present invention, the humidifier outlet water vapor amount Gvh, exit is Asymptotic approach to the maximum water vapor amount G vh, max at the humidifier outlet. Under ideal conditions, the humidifier outlet maximum water vapor amount G vh, max is the saturated water vapor amount G vh, sat with respect to the humidifier outlet flow rate of the humidifier 4 and the
本実施例の高湿分空気利用ガスタービンの運転方法は、本発明の第3実施例の形態と同じく、吸気噴霧装置23によって加湿前高温空気103が加湿されているために、加湿装置4の加湿装置噴霧水量Gwh、sp=0のとき、図20の点線で示すように加湿装置4の加湿装置出口水蒸気量Gvh、exitはゼロとならない。 The operation method of the high-humidity air-utilizing gas turbine of this embodiment is the same as that of the third embodiment of the present invention. When the humidifier spray water amount G wh, sp = 0, the humidifier outlet water vapor amount G vh, exit of the humidifier 4 does not become zero as shown by the dotted line in FIG.
すなわち、加湿装置噴霧水量Gwh、sp=0のときの加湿装置出口水蒸気量Gvh、exitは、圧縮機出口水蒸気量Gvc、exitに等しい。 That is, the humidifier outlet water vapor amount Gvh, exit when the humidifier spray water amount Gwh, sp = 0 is equal to the compressor outlet water vapor amount Gvc, exit .
ここで、圧縮機出口水蒸気量Gvc、exitは、吸気噴霧装置23を含めた圧縮機1吸気部から圧縮機1吐出部までの加湿による水蒸気量である。
Here, the compressor outlet water vapor amount G vc, exit is the water vapor amount due to humidification from the
例えば、加湿装置出口水蒸気量Gvh、exitは、加湿装置出口最大水蒸気量Gvh、maxに比例し、単位量と、加湿装置噴霧水量Gwh、spと加湿装置噴霧水量補正量Gwh、sp_corとの和に負の比例定数を乗じた値を変数とする指数関数値との差に比例するような関数で与えられる。具体的には、加湿装置噴霧水量Gwh、spと加湿装置出口水蒸気量Gvh、exitとの関係は、式(2)のような形で表される。 For example, the humidifier outlet water vapor amount G vh, exit is proportional to the humidifier outlet maximum water vapor amount G vh, max , the unit amount, the humidifier spray water amount G wh, sp and the humidifier spray water amount correction amount G wh, sp_cor. It is given by a function that is proportional to the difference from the exponential function value with the value obtained by multiplying the sum of and the negative proportionality constant as a variable. Specifically, the relationship between the humidifier spray water amount Gwh, sp and the humidifier outlet water vapor amount Gvh, exit is expressed in the form of the equation (2).
ここで、Cは定数、Gwh、sp_corは吸気噴霧装置23での加湿量を考慮する補正項である。つまり、圧縮機出口水蒸気量Gvc、exitに相当する加湿量を、加湿装置4で実現する場合に必要な加湿装置噴霧水量が、加湿装置噴霧水量補正量Gwh、sp_corである。
Here, C is a constant, and G wh and sp_cor are correction terms that take into account the humidification amount in the
本実施例の高湿分空気利用ガスタービンに設置されたガスタービン燃焼器2の燃料制御装置における制御装置1000を構成する具体的な制御ブロックの一例を図21に示す。
FIG. 21 shows an example of a specific control block constituting the
前記燃料制御装置の制御装置1000において、第2実施例の燃料制御装置の制御装置と異なる部分を説明すると、本実施例では吸気噴霧装置23から噴霧する吸気噴霧装置噴霧水量Gwc、wacから加湿装置噴霧水量補正量演算器400によって加湿装置噴霧水量補正量Gwh、sp_corを演算する。
In the
そして加湿装置出口水蒸気量演算器407では、加湿装置出口温度500を入力して加湿装置出口最大水蒸気量演算器409で演算した加湿装置出口最大水蒸気量Gvh、maxと、加湿装置4で噴霧する加湿装置噴霧水量Gwh、spと、前記加湿装置噴霧水量補正量演算器400で演算した加湿装置噴霧水量補正量Gwh、sp_corから加湿装置出口水蒸気量Gvh、exitを演算し、この加湿装置出口水蒸気量演算器407で演算した加湿装置出口水蒸気量Gvh、exitを加湿装置出口湿度演算器404に入力して加湿装置出口湿度Hmh、exitを演算するように構成している。
The humidifier outlet water
このように、加湿装置出口最大水蒸気量Gvh、maxと加湿装置噴霧水量Gwh、spだけでなく、吸気噴霧装置噴霧水量Gwc、spに基づいた加湿装置噴霧水量補正量Gwh、sp_corも考慮して前記加湿装置出口水蒸気量演算器407によって加湿装置出口最大水蒸気量Gvh、maxを演算するように構成することで、吸気噴霧装置23を備えた高湿分空気利用ガスタービンであっても、より高精度に燃焼空気湿度を評価することができる。その他の制御ブロックの構成は、図13に示した第2実施例の制御装置1000と同じである。
Thus, not only the humidifier outlet maximum water vapor amount G vh, max and the humidifier spray water amount G wh, sp but also the humidifier spray water amount correction amount G wh, sp_cor based on the intake spray device spray water amount G wc, sp In consideration of the above, the humidifier outlet water
かくして、本実施例の高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御装置は第1実施例のものと同じく、時々刻々と変化する燃焼空気湿度に対して、安定燃焼に必要なF1ゲインを求めることができ、更に、ガスタービン燃焼器に流入する燃焼空気の湿度を高精度に評価することができるため、より正確に低NOxと安定燃焼を両立する信頼性の高い運用が実現できる。 Thus, as in the first embodiment, the fuel control device for the gas turbine combustor installed in the high humidity air-utilizing gas turbine of this embodiment is capable of stable combustion against the constantly changing combustion air humidity. The required F1 gain can be obtained, and the humidity of the combustion air flowing into the gas turbine combustor can be evaluated with high accuracy. Therefore, highly reliable operation that achieves both low NOx and stable combustion more accurately. Can be realized.
したがって、本実施例によれば、噴霧式加湿装置によって空気を加湿する高湿分空気利用ガスタービンにおいて、加湿前、加湿開始前後、加湿中にも燃焼安定性を損なわずに高い信頼性で運用でき、加湿状態に拘わらずNOx発生量を低レベルに維持できる高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御方法及びその燃料制御装置を実現することができる。 Therefore, according to this embodiment, in a high-humidity air-utilizing gas turbine that humidifies air with a spray-type humidifier, it operates with high reliability without impairing combustion stability before humidification, before and after humidification, and during humidification. In addition, it is possible to realize a fuel control method for a gas turbine combustor installed in a high-humidity air-utilizing gas turbine and a fuel control apparatus thereof that can maintain the NOx generation amount at a low level regardless of the humidified state.
本発明は、高湿分空気を利用した湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御方法及びその燃料制御装置に適用可能である。 The present invention is applicable to a fuel control method for a gas turbine combustor installed in a gas turbine using moisture air using high-humidity air, and its fuel control apparatus.
1:圧縮機、2:ガスタービン燃焼器、3:タービン、4:加湿装置、5:再生器、6:燃焼器ケーシング、7:燃焼器カバー、8:燃料ノズル、9:燃焼器ライナ、10:ライナフロースリーブ、11:トランジションピース、12:トランジションピースフロースリーブ、20:発電機、21:シャフト、22:排気塔、23:吸気噴霧装置、30:燃料ノズルヘッダ、31:燃料ノズル、32:空気孔、33:空気孔プレート、35:燃料噴流、36:空気噴流、51:F1燃料フランジ、52:F2燃料フランジ、53:F3燃料フランジ、54:F4燃料フランジ、100:ガスタービン吸込空気、101:水噴霧後の吸込空気、102:圧縮空気、103:加湿前高温空気、104:加湿空気、105:高温高湿分空気、106:高温燃焼ガス、107:タービン出口低圧燃焼ガス、108:再生器出口低圧燃焼ガス、109:排気筒排気ガス、200:燃料、201:F1燃料、202:F2燃料、203:F3燃料、204:F4燃料、210:燃料遮断弁、211:F1燃料制御弁、212:F2燃料制御弁、213:F3燃料制御弁、214:F4燃料制御弁、300:圧縮機吸気噴霧水、301:加湿装置噴霧水、310:圧縮機吸気噴霧水量制御弁、311:加湿装置噴霧水量制御弁、320:吸気噴霧装置ドレン、321:圧縮機内部ドレン、322:加湿装置ドレン、400:加湿装置噴霧水量補正量演算器、401:減算器、402:燃料流量制御器、403:燃料流量比率設定器、404:加湿装置出口湿度演算器、405:湿度F1ゲイン設定器、406:実燃料流量制御器、407:加湿装置出口水蒸気量演算器、408:加湿装置出口最大湿度演算器、409:加湿装置出口最大水蒸気量演算器、410:燃料流量指令値、411:F1燃料比率、412:F2燃料比率、413:F3燃料比率、414:F4燃料比率、415:燃焼温度F1ゲイン設定器、416:乗算器、500:加湿装置出口温度、1000:制御装置。 1: compressor, 2: gas turbine combustor, 3: turbine, 4: humidifier, 5: regenerator, 6: combustor casing, 7: combustor cover, 8: fuel nozzle, 9: combustor liner, 10 : Liner flow sleeve, 11: transition piece, 12: transition piece flow sleeve, 20: generator, 21: shaft, 22: exhaust tower, 23: intake spray device, 30: fuel nozzle header, 31: fuel nozzle, 32: Air hole, 33: Air hole plate, 35: Fuel jet, 36: Air jet, 51: F1 fuel flange, 52: F2 fuel flange, 53: F3 fuel flange, 54: F4 fuel flange, 100: Gas turbine intake air, 101: Suction air after water spraying, 102: Compressed air, 103: High-temperature air before humidification, 104: Humidified air, 105: High-temperature high-humidity air, 106 High-temperature combustion gas, 107: Low pressure combustion gas at turbine outlet, 108: Low pressure combustion gas at regenerator outlet, 109: Exhaust pipe exhaust gas, 200: Fuel, 201: F1 fuel, 202: F2 fuel, 203: F3 fuel, 204: F4 Fuel 210: Fuel cutoff valve 211: F1 fuel control valve 212: F2 fuel control valve 213: F3 fuel control valve 214: F4 fuel control valve 300: Compressor intake spray water 301: Humidifier spray water 310: Compressor intake spray water amount control valve, 311: Humidifier spray water amount control valve, 320: Intake spray device drain, 321: Compressor internal drain, 322: Humidifier drain, 400: Humidifier spray water amount correction amount calculator 401: Subtractor 402: Fuel flow rate controller 403: Fuel flow rate ratio setting unit 404: Humidifier outlet humidity calculator 405: Humidity F1 gain setting , 406: Actual fuel flow controller, 407: Humidifier outlet water vapor amount calculator, 408: Humidifier outlet maximum humidity calculator, 409: Humidifier outlet maximum water vapor calculator, 410: Fuel flow command value, 411: F1 Fuel ratio, 412: F2 fuel ratio, 413: F3 fuel ratio, 414: F4 fuel ratio, 415: combustion temperature F1 gain setter, 416: multiplier, 500: humidifier outlet temperature, 1000: controller.
Claims (12)
前記ガスタービン燃焼器に複数設置された燃焼部のうち、一部の燃焼部を他の燃焼部よりも保炎性に優れた燃焼部に形成し、
前記ガスタービン燃焼器の燃焼部への燃料流量は、前記加湿装置における圧縮空気への加湿水量と、加湿後の空気温度に基づいて前記加湿装置から前記ガスタービン燃焼器に供給する燃焼空気の湿分を評価し、この燃焼空気の湿分の評価に基づいて前記ガスタービン燃焼器に形成した前記保炎性に優れた燃焼部に供給する燃料流量と、他の燃焼部に供給する燃料流量との燃料比率の調節によって制御するようにしたことを特徴とする高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御方法。 A compressor, a gas turbine combustor that burns fuel using compressed air compressed by the compressor to generate combustion gas, a turbine that is driven by the combustion gas generated by the gas turbine combustor, and a compressor A gas turbine combustor for a high-humidity air-utilizing gas turbine comprising a humidifier that humidifies compressed air supplied to the gas turbine combustor with spray water, the gas turbine combustor comprising fuel A plurality of combustion sections configured with a plurality of fuel nozzles for supplying fuel and a plurality of air flow paths for supplying combustion air, and the plurality of combustion sections of the gas turbine combustor based on a deviation between a load command and a power generation amount In a fuel control method for a gas turbine combustor installed in a high-humidity air-utilizing gas turbine for controlling the fuel ratio of the fuel supplied to each of
Among the combustion parts installed in the gas turbine combustor, a part of the combustion parts is formed into a combustion part that has better flame holding properties than other combustion parts,
The fuel flow rate to the combustion section of the gas turbine combustor is the humidity of the combustion air supplied from the humidifier to the gas turbine combustor based on the amount of humidified water to the compressed air in the humidifier and the air temperature after humidification. The fuel flow rate supplied to the combustion portion having excellent flame holding properties formed in the gas turbine combustor based on the evaluation of the moisture content of the combustion air, and the fuel flow rate supplied to the other combustion portions A fuel control method for a gas turbine combustor installed in a high-humidity air-utilizing gas turbine, wherein the fuel ratio is controlled by adjusting the fuel ratio of the gas turbine.
前記加湿装置で加湿する燃焼空気の湿分増加に基づいて、前記スタービン燃焼器に設置された複数の燃焼部のうち、保炎性に優れた燃焼部に供給する燃料の燃料比率を、他の燃焼部に供給する燃料よりも増加するように制御することを特徴とする高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御方法。 In the fuel control method of the gas turbine combustor installed in the high-humidity air-utilizing gas turbine according to claim 1,
Based on the increase in the moisture content of the combustion air humidified by the humidifier, the fuel ratio of the fuel to be supplied to the combustion part having excellent flame holding properties among the plurality of combustion parts installed in the turbine turbine combustor A fuel control method for a gas turbine combustor installed in a high-humidity air-utilizing gas turbine, characterized in that control is performed so that the amount of fuel increases compared to fuel supplied to a combustion section.
前記加湿装置で加湿する燃焼空気の湿分増加に基づいて、前記スタービン燃焼器に設置された複数の燃焼部のうち、前記保炎性に優れた燃焼部の燃焼温度が一定となるように、前記保炎性に優れた燃焼部に供給する燃料の燃料比率を、他の燃焼部に供給する燃料よりも増加するように制御することを特徴とする高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御方法。 In the fuel control method of the gas turbine combustor installed in the high-humidity air-utilizing gas turbine according to claim 2,
Based on the increase in the moisture content of the combustion air humidified by the humidifier, among the plurality of combustion parts installed in the turbine turbine combustor, the combustion temperature of the combustion part having excellent flame holding properties is constant. Installed in a high-humidity air-utilizing gas turbine, characterized in that the fuel ratio of the fuel supplied to the combustion part having excellent flame holding properties is controlled to be higher than the fuel supplied to the other combustion parts. A fuel control method for a gas turbine combustor.
前記加湿装置で加湿する燃焼空気の湿分増加に基づいて、前記スタービン燃焼器に設置された複数の燃焼部のうち、前記保炎性に優れた燃焼部の温度が上昇するように、前記保炎性に優れた燃焼部に供給する燃料の燃料比率を、他の燃焼部に供給する燃料よりも増加するように制御することを特徴とする高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御方法。 In the fuel control method of the gas turbine combustor installed in the high-humidity air-utilizing gas turbine according to claim 2,
Based on the increase in moisture content of the combustion air humidified by the humidifier, the temperature of the combustion part having excellent flame holding properties among the plurality of combustion parts installed in the turbine turbine combustor is increased. A gas turbine installed in a high-humidity air-utilizing gas turbine, characterized in that the fuel ratio of the fuel supplied to the combustion section having excellent flame resistance is controlled to be higher than the fuel supplied to the other combustion sections. Combustor fuel control method.
圧縮空気への加湿水量に対して燃焼空気の湿分量は単調増加であり、加湿水量の増加にともなって燃焼空気の湿分上限量の範囲内で前記燃焼空気の湿分を評価し、この燃焼空気の湿分の評価に基づいて前記保炎性に優れた燃焼部に供給する燃料の燃料比率を制御することを特徴とする高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御方法。 In the fuel control method of the gas turbine combustor installed in the high-humidity air-utilizing gas turbine according to claim 1,
The amount of moisture in the combustion air is monotonically increasing with respect to the amount of humidified water in the compressed air, and as the amount of humidified water increases, the humidity of the combustion air is evaluated within the range of the upper limit of the humidity of the combustion air. A fuel for a gas turbine combustor installed in a high-humidity air-utilizing gas turbine, characterized by controlling a fuel ratio of fuel supplied to the combustion section having excellent flame holding properties based on an evaluation of moisture content of air Control method.
前記ガスタービン燃焼器の保炎性に優れた燃焼部の燃焼温度に第1の設定温度を設けて、前記保炎性に優れた燃焼部の燃焼温度が、この第1の設定温度以上の燃焼温度に到達した場合には、前記保炎性に優れた燃焼部に供給する燃料比率を、燃焼空気の湿分増加時に増加させた燃料比率の範囲内で減少させるように前記燃料比率を調節することを特徴とする高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御方法。 In the fuel control method of the gas turbine combustor installed in the high-humidity air utilization gas turbine according to any one of claims 2 to 4,
Combustion temperature of the combustion part excellent in flame holding property of the gas turbine combustor is provided with a first set temperature, and combustion temperature of the combustion part excellent in flame holding property is equal to or higher than the first set temperature. When the temperature is reached, the fuel ratio is adjusted so that the fuel ratio supplied to the combustion section having excellent flame holding performance is decreased within the range of the fuel ratio increased when the humidity of the combustion air is increased. A fuel control method for a gas turbine combustor installed in a high-humidity air-utilizing gas turbine.
前記ガスタービン燃焼器の保炎性に優れた燃焼部の燃焼温度が前記第1の設定温度よりも高温の第2の設定温度を設けて、前記保炎性に優れた燃焼部の燃焼温度が、前記第1の設定温度よりも高温の第2の設定温度に到達した場合には、保炎性に優れた燃焼部に供給する燃料比率と、他の燃焼部に供給する燃料比率とが同等となるように前記燃料比率を調節することを特徴とする高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御方法。 In the fuel control method of the gas turbine combustor installed in the high-humidity air-utilizing gas turbine according to claim 6,
The combustion temperature of the combustion section excellent in flame holding performance of the gas turbine combustor is provided with a second set temperature higher than the first set temperature, and the combustion temperature of the combustion section excellent in flame holding performance is When the second set temperature, which is higher than the first set temperature, is reached, the fuel ratio supplied to the combustion section having excellent flame holding properties is equivalent to the fuel ratio supplied to the other combustion sections. A fuel control method for a gas turbine combustor installed in a high-humidity air-utilizing gas turbine, wherein the fuel ratio is adjusted so that
前記ガスタービン燃焼器に複数設置された燃焼部のうち、一部の燃焼部を他の燃焼部よりも保炎性に優れた燃焼部に形成し、
前記ガスタービン燃焼器の燃焼部への燃料流量は、前記吸気噴霧装置での加湿水量と、圧縮空気への加湿水量と、前記加湿装置による加湿後の空気温度に基づいて前記加湿装置から前記ガスタービン燃焼器に供給する燃焼空気の湿分を評価し、この燃焼空気の湿分の評価に基づいて前記ガスタービン燃焼器に形成した前記保炎性に優れた燃焼部に供給する燃料流量と、他の燃焼部に供給する燃料流量との燃料比率の調節によって制御するようにしたことを特徴とする高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御方法。 By a compressor, an intake spray device that sprays water on the intake air at an intake portion of the compressor, a combustor that burns fuel using the compressed air compressed by the compressor, and a combustion gas from the combustor A gas turbine combustor for a high-humidity air-utilizing gas turbine comprising a driven turbine and a spray-type humidifier that humidifies compressed air compressed by the compressor with spray water, the gas turbine combustor Installs a plurality of combustion sections composed of a plurality of fuel nozzles for supplying fuel and a plurality of air flow paths for supplying combustion air, and a plurality of gas turbine combustors based on the deviation between the load command and the power generation amount In a fuel control method for a gas turbine combustor installed in a high-humidity air-utilizing gas turbine that controls a fuel ratio of fuel supplied to each combustion section,
Among the combustion parts installed in the gas turbine combustor, a part of the combustion parts is formed into a combustion part that has better flame holding properties than other combustion parts,
The fuel flow rate to the combustion section of the gas turbine combustor is determined from the humidifier based on the amount of humidified water in the intake spray device, the amount of humidified water to compressed air, and the air temperature after humidification by the humidifier. The flow rate of fuel supplied to the combustion portion having excellent flame holding properties formed in the gas turbine combustor based on the evaluation of the moisture content of the combustion air is evaluated based on the moisture content of the combustion air supplied to the turbine combustor. A fuel control method for a gas turbine combustor installed in a high-humidity air-utilizing gas turbine, wherein control is performed by adjusting a fuel ratio with a fuel flow rate supplied to another combustion section.
前記ガスタービン燃焼器に複数設置された燃焼部のうち、一部の燃焼部を他の燃焼部よりも保炎性に優れた燃焼部として構成し、前記ガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料の流量を制御する燃料制御装置は、
負荷指令MWDと実際の発電量MWとの偏差に基づいてガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料を制御する燃料流量指令を出力する燃料流量制御器と、前記燃料流量制御器から出力された燃料流量指令に基づいてガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料の燃料比率をそれぞれ設定する燃料流量比率設定器と、前記燃料流量比率設定器で設定された燃料流量比率設定値に基づいてガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料の流量割合をそれぞれ調節する燃料制御弁を操作する実燃料流量制御器を備え、
更に、加湿装置の出口空気温度から加湿装置出口の最大湿度を演算する加湿装置出口最大湿度演算器と、加湿装置の噴霧水量と前記加湿装置出口最大湿度演算器で演算した加湿装置出口最大湿度から加湿装置出口湿度を演算する加湿装置出口湿度演算器と、ガスタービン燃焼器に供給される燃焼空気の燃焼空気流量と前記加湿装置出口湿度演算器で演算した加湿装置出口湿度とから前記保炎性に優れたガスタービン燃焼器の燃焼部に供給する燃料の燃料比率について燃焼温度及び湿度に対する制御ゲインをそれぞれ演算する燃焼温度F1ゲイン演算器及び湿度F1ゲイン演算器を設け、これらの燃焼温度F1ゲイン演算器及び湿度F1ゲイン演算器の演算値に基づいて前記燃料流量比率設定器でガスタービン燃焼器に複数設けられた燃焼部のうち、保炎性に優れた燃焼部に供給する燃料の燃料比率を設定するようにして、前記ガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料の流量割合を制御することを特徴とする高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御装置。 A compressor, a gas turbine combustor that burns fuel using compressed air compressed by the compressor to generate combustion gas, a turbine driven by the combustion gas generated by the gas turbine combustor, and a compressor that compresses A gas turbine combustor for a high-humidity air-utilizing gas turbine provided with a humidifying device for humidifying combustion air supplied to the gas turbine combustor, wherein the gas turbine combustor supplies fuel A plurality of combustion sections each composed of a plurality of fuel nozzles and a plurality of air flow paths for supplying combustion air are installed, and each of the plurality of combustion sections of the gas turbine combustor is based on a deviation between a load command and a power generation amount. In a fuel control device for a gas turbine combustor installed in a high-humidity air-utilizing gas turbine that controls the fuel ratio of the supplied fuel,
Among a plurality of combustion sections installed in the gas turbine combustor, a part of the combustion sections is configured as a combustion section having better flame holding properties than other combustion sections, and the plurality of combustion sections of the gas turbine combustor The fuel control device that controls the flow rate of the supplied fuel is:
A fuel flow rate controller that outputs a fuel flow rate command for controlling fuel supplied to a plurality of combustion sections of the gas turbine combustor based on a deviation between the load command MWD and the actual power generation amount MW, and an output from the fuel flow rate controller A fuel flow rate ratio setting device for setting a fuel ratio of fuel to be supplied to a plurality of combustion parts of the gas turbine combustor based on the fuel flow command, and a fuel flow rate setting value set by the fuel flow rate setting device An actual fuel flow rate controller for operating a fuel control valve that adjusts the flow rate ratio of the fuel supplied to the plurality of combustion portions of the gas turbine combustor based on
Further, from the humidifier outlet maximum humidity calculator that calculates the maximum humidity of the humidifier outlet from the outlet air temperature of the humidifier, from the amount of spray water of the humidifier and the humidifier outlet maximum humidity calculated by the humidifier outlet maximum humidity calculator The humidifying device outlet humidity calculator for calculating the humidifier outlet humidity, the combustion air flow rate of the combustion air supplied to the gas turbine combustor and the humidifier outlet humidity calculated by the humidifier outlet humidity calculator Are provided with a combustion temperature F1 gain calculator and a humidity F1 gain calculator for calculating a control gain for the combustion temperature and humidity with respect to the fuel ratio of the fuel supplied to the combustion section of the gas turbine combustor excellent in combustion. A plurality of combustion units provided in the gas turbine combustor with the fuel flow rate ratio setting device based on the calculation values of the calculator and the humidity F1 gain calculator. That is, the ratio of the fuel supplied to the plurality of combustion parts of the gas turbine combustor is controlled by setting the fuel ratio of the fuel supplied to the combustion part having excellent flame holding properties. A fuel control device for a gas turbine combustor installed in a gas turbine using moisture air.
前記ガスタービン燃焼器に複数設置された燃焼部のうち、一部の燃焼部を他の燃焼部よりも保炎性に優れた燃焼部として構成し、前記ガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料の流量を制御する燃料制御装置は、
負荷指令MWDと実際の発電量MWとの偏差に基づいてガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料を制御する燃料流量指令を出力する燃料流量制御器と、
前記燃料流量制御器から出力された燃料流量指令に基づいてガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料の燃料比率をそれぞれ設定する燃料流量比率設定器と、前記燃料流量比率設定器で設定された燃料流量比率設定値に基づいてガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料の流量割合をそれぞれ調節する燃料制御弁を操作する実燃料流量制御器を備え、
更に、加湿装置の出口空気温度から加湿装置出口の最大水蒸気量を演算する加湿装置出口最大水蒸気量演算器と、加湿装置の噴霧水量と前記加湿装置出口最大水蒸気量演算器で演算した加湿装置出口最大水蒸気量から加湿装置出口水蒸気量を演算する加湿装置出口水蒸気量演算器と、前記加湿装置出口水蒸気量演算器で演算した加湿装置出口水蒸気量から加湿装置出口湿度を演算する加湿装置出口湿度演算器と、ガスタービン燃焼器に供給される燃焼空気の燃焼空気流量と前記加湿装置出口湿度演算器で演算した加湿装置出口湿度とから前記保炎性に優れたガスタービン燃焼器の燃焼部に供給する燃料の燃料比率について燃焼温度及び湿度に対する制御ゲインをそれぞれ演算する燃焼温度F1ゲイン演算器及び湿度F1ゲイン演算器を設け、これらの燃焼温度F1ゲイン演算器及び湿度F1ゲイン演算器の演算値に基づいて前記燃料流量比率設定器でガスタービン燃焼器に複数設けられた燃焼部のうち、保炎性に優れた燃焼部に供給する燃料の燃料比率を設定するようにして、前記ガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料の流量割合を制御することを特徴とする高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御装置。 A compressor, a gas turbine combustor that burns fuel using compressed air compressed by the compressor to generate combustion gas, a turbine driven by the combustion gas generated by the gas turbine combustor, and a compressor that compresses A gas turbine combustor for a high-humidity air-utilizing gas turbine provided with a humidifying device for humidifying combustion air supplied to the gas turbine combustor, wherein the gas turbine combustor supplies fuel A plurality of combustion sections each composed of a plurality of fuel nozzles and a plurality of air flow paths for supplying combustion air are installed, and each of the plurality of combustion sections of the gas turbine combustor is based on a deviation between a load command and a power generation amount. In a fuel control device for a gas turbine combustor installed in a high-humidity air-utilizing gas turbine that controls the fuel ratio of the supplied fuel,
Among a plurality of combustion sections installed in the gas turbine combustor, a part of the combustion sections is configured as a combustion section having better flame holding properties than other combustion sections, and the plurality of combustion sections of the gas turbine combustor The fuel control device that controls the flow rate of the supplied fuel is:
A fuel flow rate controller that outputs a fuel flow rate command for controlling fuel supplied to a plurality of combustion sections of the gas turbine combustor based on a deviation between the load command MWD and the actual power generation amount MW;
A fuel flow rate setting unit that sets fuel ratios of fuel to be supplied to a plurality of combustion portions of the gas turbine combustor based on a fuel flow rate command output from the fuel flow rate controller, and a fuel flow rate ratio setting unit. An actual fuel flow rate controller for operating a fuel control valve that adjusts the flow rate ratio of the fuel supplied to the plurality of combustion portions of the gas turbine combustor based on the set value of the fuel flow rate ratio,
Further, the humidifier outlet maximum water vapor amount calculator for calculating the maximum water vapor amount at the humidifier outlet from the outlet air temperature of the humidifier, and the humidifier outlet calculated by the humidifier spray water amount and the humidifier outlet maximum water vapor amount calculator Humidifier outlet water vapor amount calculator for calculating the humidifier outlet water vapor amount from the maximum water vapor amount, and humidifier outlet humidity calculator for calculating the humidifier outlet humidity from the humidifier outlet water vapor amount calculated by the humidifier outlet water vapor amount calculator And the combustion air flow rate of the combustion air supplied to the gas turbine combustor and the humidifier outlet humidity calculated by the humidifier outlet humidity calculator to the combustion section of the gas turbine combustor with excellent flame holding properties A combustion temperature F1 gain calculator and a humidity F1 gain calculator for calculating a control gain for the combustion temperature and humidity for the fuel ratio of the fuel to be Of the combustion sections provided in the gas turbine combustor with the fuel flow rate ratio setting device based on the calculated values of the combustion temperature F1 gain calculator and the humidity F1 gain calculator, the combustion section having excellent flame holding properties. The fuel ratio of the fuel supplied to the gas turbine combustor is controlled by controlling the flow rate ratio of the fuel supplied to the plurality of combustion portions of the gas turbine combustor. Fuel control device for gas turbine combustor.
前記ガスタービン燃焼器に複数設置された燃焼部のうち、一部の燃焼部を他の燃焼部よりも保炎性に優れた燃焼部として構成し、前記ガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料の流量を制御する燃料制御装置は、
負荷指令MWDと実際の発電量MWとの偏差に基づいてガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料を制御する燃料流量指令を出力する燃料流量制御器と、前記燃料流量制御器から出力された燃料流量指令に基づいてガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料の燃料比率をそれぞれ設定する燃料流量比率設定器と、前記燃料流量比率設定器で設定された燃料流量比率設定値に基づいてガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料の流量割合をそれぞれ調節する燃料制御弁を操作する実燃料流量制御器を備え、
更に、加湿装置の出口空気温度から加湿装置出口の最大湿度を演算する加湿装置出口最大湿度演算器と、加湿装置の噴霧水量及び吸気噴霧装置の噴霧水量と前記加湿装置出口最大湿度演算器で演算した加湿装置出口最大湿度から加湿装置出口湿度を演算する加湿装置出口湿度演算器と、ガスタービン燃焼器に供給される燃焼空気の燃焼空気流量と前記加湿装置出口湿度演算器で演算した加湿装置出口湿度とから前記保炎性に優れたガスタービン燃焼器の燃焼部に供給する燃料の燃料比率について燃焼温度及び湿度に対する制御ゲインをそれぞれ演算する燃焼温度F1ゲイン演算器及び湿度F1ゲイン演算器を設け、これらの燃焼温度F1ゲイン演算器及び湿度F1ゲイン演算器の演算値に基づいて前記燃料流量比率設定器でガスタービン燃焼器に複数設けられた燃焼部のうち、保炎性に優れた燃焼部に供給する燃料の燃料比率を設定するようにして、前記ガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料の流量割合を制御することを特徴とする高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御装置。 A compressor, an intake spray device that sprays water on the intake air at an intake portion of the compressor, a gas turbine combustor that burns fuel using compressed air compressed by the compressor and generates combustion gas, and a gas turbine Gas for a high-humidity air-utilizing gas turbine comprising a turbine driven by combustion gas generated in a combustor and a humidifying device that humidifies combustion air compressed by the compressor and supplied to the gas turbine combustor A turbine combustor, wherein the gas turbine combustor is provided with a plurality of combustion sections including a plurality of fuel nozzles for supplying fuel and a plurality of air flow paths for supplying combustion air, and a load command and power generation amount The fuel control of the gas turbine combustor installed in the high-humidity air-utilizing gas turbine that controls the fuel ratio of the fuel supplied to each of the plurality of combustion sections of the gas turbine combustor based on the deviation from In the device,
Among a plurality of combustion sections installed in the gas turbine combustor, a part of the combustion sections is configured as a combustion section having better flame holding properties than other combustion sections, and the plurality of combustion sections of the gas turbine combustor The fuel control device that controls the flow rate of the supplied fuel is:
A fuel flow rate controller that outputs a fuel flow rate command for controlling fuel supplied to a plurality of combustion sections of the gas turbine combustor based on a deviation between the load command MWD and the actual power generation amount MW, and an output from the fuel flow rate controller A fuel flow rate ratio setting device for setting a fuel ratio of fuel to be supplied to a plurality of combustion parts of the gas turbine combustor based on the fuel flow command, and a fuel flow rate setting value set by the fuel flow rate setting device An actual fuel flow rate controller for operating a fuel control valve that adjusts the flow rate ratio of the fuel supplied to the plurality of combustion portions of the gas turbine combustor based on
Further, the humidifier outlet maximum humidity calculator that calculates the maximum humidity of the humidifier outlet from the outlet air temperature of the humidifier, the amount of spray water of the humidifier and the amount of spray water of the intake spray device, and the humidifier outlet maximum humidity calculator A humidifier outlet humidity calculator that calculates the humidifier outlet humidity from the maximum humidifier outlet humidity, and a humidifier outlet that calculates the combustion air flow rate of the combustion air supplied to the gas turbine combustor and the humidifier outlet humidity calculator A combustion temperature F1 gain calculator and a humidity F1 gain calculator for calculating a control gain for the combustion temperature and humidity for the fuel ratio of the fuel supplied to the combustion section of the gas turbine combustor having excellent flame holding properties from the humidity are provided. Based on the calculated values of the combustion temperature F1 gain calculator and the humidity F1 gain calculator, the fuel flow rate ratio setter performs gas turbine combustion. Among the plurality of combustion sections provided in the above, the fuel ratio of the fuel supplied to the combustion section having excellent flame holding properties is set, and the flow rate ratio of the fuel supplied to the plurality of combustion sections of the gas turbine combustor is set. A fuel control device for a gas turbine combustor installed in a high-humidity air-utilizing gas turbine.
前記ガスタービン燃焼器に複数設置された燃焼部のうち、一部の燃焼部を他の燃焼部よりも保炎性に優れた燃焼部として構成し、前記ガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料の流量を制御する燃料制御装置は、
負荷指令MWDと実際の発電量MWとの偏差に基づいてガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料を制御する燃料流量指令を出力する燃料流量制御器と、前記燃料流量制御器から出力された燃料流量指令に基づいてガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料の燃料比率をそれぞれ設定する燃料流量比率設定器と、前記燃料流量比率設定器で設定された燃料流量比率設定値に基づいてガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料の流量割合をそれぞれ調節する燃料制御弁を操作する実燃料流量制御器を備え、
更に、加湿装置の出口空気温度から加湿装置出口の最大水蒸気量を演算する加湿装置出口最大水蒸気量演算器と、吸気噴霧装置の噴霧水量から加湿装置噴霧量の補正量を演算する加湿装置噴霧量補正量演算器と、加湿装置の噴霧水量と前記加湿装置出口最大水蒸気量演算器で演算した加湿装置出口最大水蒸気量及び前記加湿装置噴霧量補正量演算器で演算した加湿装置噴霧量補正量から加湿装置出口水蒸気量を演算する加湿装置出口水蒸気量演算器と、前記加湿装置出口水蒸気量演算器で演算した加湿装置出口水蒸気量から加湿装置出口湿度を演算する加湿装置出口湿度演算器と、ガスタービン燃焼器に供給される燃焼空気の燃焼空気流量と前記加湿装置出口湿度演算器で演算した加湿装置出口湿度とから前記保炎性に優れたガスタービン燃焼器の燃焼部に供給する燃料の燃料比率について燃焼温度及び湿度に対する制御ゲインをそれぞれ演算する燃焼温度F1ゲイン演算器及び湿度F1ゲイン演算器を設け、これらの燃焼温度F1ゲイン演算器及び湿度F1ゲイン演算器の演算値に基づいて前記燃料流量比率設定器でガスタービン燃焼器に複数設けられた燃焼部のうち、保炎性に優れた燃焼部に供給する燃料の燃料比率を設定するようにして、前記ガスタービン燃焼器の複数の燃焼部に供給する燃料の流量割合を制御することを特徴とする高湿分空気利用ガスタービンに設置されるガスタービン燃焼器の燃料制御装置。 A compressor, an intake spray device that sprays water on the intake air at an intake portion of the compressor, a gas turbine combustor that burns fuel using compressed air compressed by the compressor and generates combustion gas, and a gas turbine Gas for a high-humidity air-utilizing gas turbine comprising a turbine driven by combustion gas generated in a combustor and a humidifying device that humidifies combustion air compressed by the compressor and supplied to the gas turbine combustor A turbine combustor, wherein the gas turbine combustor is provided with a plurality of combustion sections including a plurality of fuel nozzles for supplying fuel and a plurality of air flow paths for supplying combustion air, and a load command and power generation amount The fuel control of the gas turbine combustor installed in the high-humidity air-utilizing gas turbine that controls the fuel ratio of the fuel supplied to each of the plurality of combustion sections of the gas turbine combustor based on the deviation from In the device,
Among a plurality of combustion sections installed in the gas turbine combustor, a part of the combustion sections is configured as a combustion section having better flame holding properties than other combustion sections, and the plurality of combustion sections of the gas turbine combustor The fuel control device that controls the flow rate of the supplied fuel is:
A fuel flow rate controller that outputs a fuel flow rate command for controlling fuel supplied to a plurality of combustion sections of the gas turbine combustor based on a deviation between the load command MWD and the actual power generation amount MW, and an output from the fuel flow rate controller A fuel flow rate ratio setting device for setting a fuel ratio of fuel to be supplied to a plurality of combustion parts of the gas turbine combustor based on the fuel flow command, and a fuel flow rate setting value set by the fuel flow rate setting device An actual fuel flow rate controller for operating a fuel control valve that adjusts the flow rate ratio of the fuel supplied to the plurality of combustion portions of the gas turbine combustor based on
Further, a humidifier outlet maximum water vapor amount calculator that calculates the maximum water vapor amount at the humidifier outlet from the outlet air temperature of the humidifier, and a humidifier spray amount that calculates the correction amount of the humidifier spray amount from the spray water amount of the intake spray device From the correction amount calculator, the amount of spray water of the humidifier, the humidifier outlet maximum water vapor amount calculated by the humidifier outlet maximum water vapor amount calculator, and the humidifier spray amount correction amount calculated by the humidifier spray amount correction amount calculator A humidifier outlet water vapor amount calculator for calculating the humidifier outlet water vapor amount, a humidifier outlet humidity calculator for calculating the humidifier outlet humidity from the humidifier outlet water vapor amount calculated by the humidifier outlet water vapor amount calculator, and a gas Gas turbine fuel excellent in flame holding performance from the combustion air flow rate of the combustion air supplied to the turbine combustor and the humidifier outlet humidity calculated by the humidifier outlet humidity calculator A combustion temperature F1 gain calculator and a humidity F1 gain calculator for calculating a control gain for the combustion temperature and humidity for the fuel ratio of the fuel supplied to the combustion section of the combustor are provided, and these combustion temperature F1 gain calculator and humidity F1 gain are provided. Based on the calculation value of the calculator, the fuel flow ratio setting device sets the fuel ratio of the fuel supplied to the combustion portion having excellent flame holding properties among the plurality of combustion portions provided in the gas turbine combustor. A fuel control device for a gas turbine combustor installed in a high-humidity air-utilizing gas turbine, wherein a flow rate ratio of fuel supplied to a plurality of combustion sections of the gas turbine combustor is controlled.
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